Что может сделать наука на 600 миллиардов долларов?

Окончательный энергетический прорыв: реактор ядерного синтеза с чистой энергией

Хотя для достижения ядерного синтеза существует много разных методов, наиболее перспективным направлением является магнитный конфайнмент (удержание). Международный консорциум ИТЭР начал строительство еще в эпоху Рейгана — Горбачева, и в 2019 году, когда общий объем инвестиций достиг 20 миллиардов евро, он будет полностью завершен. Понадобится еще десять лет, чтобы осуществить успешное зажигание плазмы, и в 2030-х годах мы должны преодолеть точку невозврата, синтезируя вместе дейтерий и тритий.

Тем не менее во многих отношениях единственное, что препятствует проникновению энергии синтеза в наш мир, – это авансовые инвестиции с невероятно долгосрочной отдачей. Взяв американский военный бюджет всего на один год, ученые могли бы не только достичь ядерного синтеза, но и научились бы его масштабировать и произвели бы революцию в сфере энергетики на Земле. Это конечный святой Грааль для энергии, и величайшим препятствием для его успеха является не физика, а нехватка инвестиций.

Минимум четыре отдельных колонии на Марсе

Люди на Марсе? Единственное, что нас останавливает, — это финансирование, которого нет с 1990-х годов. Благодаря устойчивым инвестициям в размере 50-150 миллиардов долларов за 10 лет, мы могли бы приземлиться на поверхности Марса, высадив экипаж, который смог бы остаться на планете на 6-18 месяцев перед возвращением. Мы могли бы создать четыре отдельных независимых колонии на другой планете за 600 миллиардов долларов. Единственная причина, почему мы не сделали этого прежде, — это финансирование.

Ускоритель частиц на всю страну, в 40 раз мощнее Большого Адронного Коллайдера

Думаете, БАК — это круто? На нем были достигнуты протон-протонные столкновения с энергией в 14 ТэВ в 27-километровом туннеле под землей, и обошлось это примерно в 10 миллиардов долларов. Что можно было бы построить, если бы денег было в шестьдесят раз больше? Верьте или нет, есть только два свободных параметра, которые определяют, насколько мощным может быть кольцевой ускоритель протонов: сила электромагнитов, которые ими управляют, и окружность вашего кольца.

За 600 миллиардов долларов мы могли бы построить туннель длиной в 1000 километров и достигнуть протон-протонных столкновений на энергиях свыше 500 ТэВ. Если наши электромагнитные технологии также будут улучшаться, мы могли бы преодолеть барьер в 1 ПэВ (1 ПэВ = 1000 ТэВ). Следующим шагом будет гигантский «Фермитрон», впервые представленный Энрико Ферми, ускоритель частиц с окружностью через всю Землю. Если БАК найдет что-нибудь за пределами бозона Хиггса, это станет явным сигналом к исследованию новых энергетических границ.

«Супер-Хаббл», в 100 раз мощнее предыдущего

Космический телескоп Хаббла стал революционной обсерваторией и во многом остается капитаном в области астрономии и астрофизики. Но будучи диаметром в 2,4 метра, он уже достиг своего максимального разрешения. По сути, чтобы увидеть объекты в десять раз тусклее, ему нужно наблюдать их в 100 раз дольше. Но если мы построим космический телескоп в 10 раз больше, с 24-метровой тарелкой, его разрешение не только будет в 10 раз выше – за 2 часа наблюдений он увидит все, что Хаббл видит за неделю.

Космический телескоп Джеймса Вебба с его сегментированным дизайном, солнцезащитным козырьком и автоматизированной роботизированной технологией может стать доказательством концепции такой миссии, однако ограничивающим фактором остается финансирование. Чтобы получить размер, качество изображения и возможности запуска и обслуживания, необходимые для создания такого монстра, потребуются большие инвестиции. За 600 миллиардов долларов мы могли бы дойти до диаметра 30-40 метров, но «в 100 раз мощнее Хаббла» – это консервативная оценка. Технологии, которые мы могли бы создать за эти деньги, могли бы произвести революцию, сравнимую с программой «Аполлон».

Конечно, мы могли бы осуществить прорывы по всем этим направлениям и за сумму, меньшую, чем 600 миллиардов долларов. ИТЭР все еще строится – и на него уйдет в общей сложности 40 миллиардов долларов. Одна-единственная миссия экипажа на Марс обошлась бы в 50 миллиардов долларов, включая массовое развертывание инфраструктуры на поверхности Марса. 2-киловаттные солнечные инсталляции на крыше уже доступны за 5000 долларов, но с каждым годом падают в цене. «Небольшие» суперколлайдеры оцениваются в диапазоне 20-40 миллиардов долларов и смогут достигать энергий, которые БАК и не снились. LUVOIR, самый амбициозный проект космического телескопа из предлагаемых, в 40 раз мощнее Хаббла, обойдется в 15 миллиардов долларов.

Затраты на достижение наших научных мечтаний воистину высоки астрономически, но выигрыш будет еще выше. Всего за одно поколение инвестиции такого масштаба в науку и технику могли бы преобразовать наш мир так, как никогда прежде. Всего за год и 600 миллиардов долларов можно было бы осуществить прорыв в научных исследованиях на следующие 25 лет.

Next Time - наш второй канал, на котором мы рассказываем о самых интересных и невероятных открытиях, постим гифки, серьёзные и забавные, и помогаем вам идти в ногу со временем. Подпишитесь, пока вас не заставил сделать это ваш собственный холодильник.