电子抖一下就能隔空点灯？解密电磁波的底层原理是什么？

2026年春天，西安电子科技大学长安校区，一架无人机在一座75米高的钢结构塔附近盘旋，地面没有插头，机身上的LED灯却亮了起来。更关键的是，这不是几厘米范围内的演示，而是百米级距离上的无线供电测试。

这次测试由中国工程院院士段宝岩带领的“逐日工程”团队完成，系统通过微波向空中的目标送出1180瓦功率，还能同时追踪多个移动目标。无人机以每小时30公里的速度飞行时，在30米外仍能稳定接收到143瓦电力，真正做到了边飞边充。

很多人看到“隔空点灯”，第一反应是：是不是把电变成了某种看不见的东西，直接穿过空气送过去？这个理解不算错，但背后的过程并不是“电流飞过去”，而是电能先变成电磁波，再由接收端把它重新变回电。

这条技术路线，最早可以追溯到1831年，法拉第发现，变化中的磁场能够在导体内感应出电流，这就是电磁感应。后来，麦克斯韦用数学公式把电场和磁场联系起来，并预言电磁波存在。1887年，赫兹通过实验验证了这一预言。

1891年，特斯拉用自己设计的线圈隔空点亮灯管，向当时的人们展示了一个大胆想法：电能不一定非要沿着电线传输。

但特斯拉的设想很快遇到了现实障碍，电磁感应式无线供电，必须让两个线圈靠得足够近，距离一拉开，能量就会迅速衰减，手机无线充电可以放在几毫米范围内使用，却很难隔着几十米给设备供电。

真正让“隔空输电”走向远距离的，是微波技术的发展。

发射端先把普通电流转换成高频振荡电流，再通过天线形成不断变化的电场和磁场。电磁波以接近光速向前传播，经过定向天线和波束控制后，不是四处散开，而是像手电筒的光束一样，集中照向指定目标。

接收端则负责“收电”，接收天线捕捉到微波能量，把它重新转化为高频电流，再经过整流、降压等环节，变成LED灯、电机或其他设备可以使用的直流电。

这次“逐日工程”测试中，系统的直流到直流传输效率达到20.8%，波束收集效率达到88%。前一个数字看的是电能从发射端到最终用电设备还剩多少，后一个数字则说明，发出去的微波有近九成被接收天线捕获。

有人可能会觉得，最后只有约五分之一的电能真正变成可用电，效率似乎不算高。可把距离、功率和移动目标放在一起看，难度就完全不同了：百米级传输、千瓦级功率，还要实时跟踪高速移动的无人机，这已经不是简单地“把天线对准”那么容易。

团队从2018年开始攻关，2022年，他们建成世界首个全链路地面验证系统，当时总效率为15.05%。到这次测试，效率提升到20.8%，四年间提高了将近6个百分点。

每一点提升，都涉及天线设计、波束控制、能量转换、目标识别和系统调度等多个环节。

移动目标尤其考验系统反应速度，无人机在空中不断改变位置，发射端必须持续判断目标在哪里，并及时调整波束方向，稍有偏差，接收端收到的能量就会下降，严重时还可能出现供电中断。

更大的问题，是这种高功率微波会不会影响人体。

无线传能不是普通的手机信号，也不是把能量随便撒向四周，它需要把较强的能量集中到狭窄波束中，因此系统必须限制波束范围，控制发射角度，还要避免人员进入主瓣路径。

所以，隔空输电距离普通家庭还有多远，不能只看一盏灯能不能亮，效率、成本、设备体积、波束安全和监管标准，任何一项没有解决，都可能拖慢它进入日常生活的速度。

眼下最让人期待的应用，或许不是给客厅里的电器无线充电，而是无人机、机器人、偏远传感器和太空设备。

无人机在执行巡检、测绘、救援任务时，最大的麻烦之一就是续航。若能在空中持续获得电力，它就不必频繁返航换电池，执行时间也会明显延长，矿区、海上平台、森林防火等场景，同样可能从中受益。

更宏大的想象，则来自空间太阳能电站，段宝岩曾把它比作放在太空轨道上的“微波充电桩”。

地面太阳能发电会受昼夜、云层和天气影响，太阳能板并不是全天都能满负荷工作。但在地球同步轨道上，太阳能板不会被云层遮挡，也不受夜晚影响，同样面积接收到的太阳能大约是地面的8到10倍。

这些电能可以在太空转化成微波束，定向传回地面接收站，也可以直接给卫星、空间站等轨道设备供电。这样一来，卫星不必完全依赖自身有限的太阳能帆板，空间设备的工作时间和功率都有机会提升。

按照相关规划，2030年前后有望建设兆瓦级在轨试验电站，2050年进一步迈向吉瓦级空间太阳能电站。当然，从实验室里的无线供电，到真正建立覆盖地面和太空的大型能源系统，中间还隔着很长的工程路。

隔空点灯并不神秘，真正难的是把它做得高效、稳定又安全，谁能把这三件事同时做好，谁就可能把今天的实验室演示，变成明天的基础设施。