Selle termotuumasünteesi reaktori keskel asuv plasma on nii kuum, et see ei eralda valgust; näha on ainult jahedam plasma, mis asub seinte ääres. Näha on kuuma ja külma plasmi magnetilist koosmõju. Kujutise krediit: Korea termotuumasünteesi uurimisinstituut.

5 uskumatut edu võib teadus osta valitsuse 600 miljardi dollarise sõjalise eelarvega

Ainult aasta eest USA sõjaväeliseks eelarveks saaksime maailma muuta.

USA kulutab sõjalistele kulutustele rohkem kui järgmised kümme riiki kokku: hinnanguliselt 600 miljardit dollarit aastas. Samal ajal moodustavad NASA ja Riikliku Teadusfondi kogu eelarved kokku ~ 25 miljardit dollarit ehk umbes 4% meie sõjalisest eelarvest. Paljud astronoomid, astrofüüsikud, insenerid ja igasuguste veenmistega teadlased unistavad eelistest, mida nende eelarvete kerge suurendamine võiks tuua, kuid need on pisikesed, edasiviivad unistused.

Mis oleks, kui jõuaksime tõeliselt tähtede poole? Mis siis, kui me unistasime päevast, kus investeerisime inimkonna paremaks muutmiseks rahumeelsetesse teadusuuringutesse sama palju kui sõja, kaitse ja sõjaväe investeeringutesse? Kui meie kosmose- ja teaduseelarved suureneksid 600 miljardi dollarini, kas sõjaväele kulutatud summa asemel või lisaks sellele, oleks see tohutu. Siin on viis võimalust, mida saaksime teha vaid ühe aasta sõjalise kuluga.

Tuumasünteesi seade, mis põhineb magnetiliselt piiratud plasmal. Kuum termotuumasüntees on teaduslikult tõene, kuid nn murdumispunkti jõudmiseks pole seda veel praktiliselt saavutatud. Kujutise krediit: PPPL juhtkond, Princetoni ülikooli energeetikaosakond projektist FIRE.

1.) Ülim energia läbimurre: võrku energiat tootv tuumasünteesireaktor. Kuigi tuumasünteesi saavutamiseks on mitmeid erinevaid meetodeid, on kõige lootustandvam tee magnetilise suletuse kaudu. Rahvusvahelist konsortsiumi, mida tuntakse ITER-i nime all, alustati juba Reagani-Gorbatšovi ajastul ning ehitustööd peaksid lõppema 2019. aastal pärast umbes 20 miljardi euro suurust koguinvesteeringut. Pärast seda kulub plasma edukaks töötamiseks veel kümmekond aastat ja siis 2030ndatel võib see purunemispunktist kaugemale jõuda, sulatades deuteeriumi ja triitiumi kokku.

Kuid paljuski takistab termotuumasünteesi jõudmist meie maailmasse tänasel perioodil, see uskumatu pikaajalise kasumlikkusega investeering. Ainult ühe aasta sõjaväe eelarve kuludeks ei saaks me saavutada ainult tuumasünteesi, saime õppida selle mõõtmeid ja revolutsiooniliselt seda, kuidas me Maa energia ja energiaga ümber käime. See on ülim püha graal energia saamiseks ja selle edu suurim takistus pole mitte füüsika, vaid investeeringute puudus.

Mars koos oma õhukese atmosfääriga, nagu on pildistatud Vikingi orbiidilt 1970. aastatel. Isegi raskustega, mis on seotud Punasel Planeedil elamisega, võiks eduka inimkoloonia saavutada vaid 50 miljardi dollari väärtuses. Pildikrediit: NASA / Viking 1.

2.) Marsil vähemalt neli eraldi inimkolooniat. Inimesed Marsil? Ainus asi, mis meid takistab, on rahastamine ja see on olnud tõsi alates 1990ndatest. 10-aastase kestva investeeringuga, mille koguväärtus on vahemikus 50–150 miljardit dollarit, võiksime Marsi pinnale viia hulgaliselt seadmeid, seejärel inimmeeskonna, kes viibiks enne koju naasmist kuskil 6–18 kuud. Isegi selle maksimaalsel lõpus võiksime vaid ühe aasta USA sõjaliste kulutuste jaoks luua teisele planeedile neli eraldi iseseisvat kolooniat. Ainus põhjus, miks me seda juba teinud pole, on rahastamine.

Kaks töötajat, kes paigaldavad kallutatud fotogalvaanilise massiivi katusele, Poughkeepsie lähedal, New Yorgis. Väike, 2 kW seadistus, on nüüd saadaval alla 5000 dollari eest. Pildikrediit: Wikimedia Commonsi kasutaja Lucas Braun.

3.) 2000-vatine päikeseenergia süsteem igas USA leibkonnas. Päikeseenergiaga varustatakse palju revolutsioonilisi tehnoloogiaid, alates läbipaistvatest akendest kuni katusesindliteni ja lõpetades vuugiga. Kuid kõige odavam ja tõhusam päikeseenergia tehnoloogia on ikkagi päikesepaneel. Ligikaudu 2000 vatti tootvate süsteemide hind on nüüd alla 5000 dollari ja need annavad hinnanguliselt 175–375 kWh kuus. Kui Ameerika Ühendriikides on umbes 125 miljonit majapidamist, võiks 600 miljardi dollari suurune eelarve pakkuda ühte neist süsteemidest iga majapidamise jaoks riigis, kus keskmine ameeriklane kasutab 920 kWh kuus.

See ei lahendaks meie energiavajadust, kuid vähendaks oluliselt meie elektrivõrgu koormust ja vähendaks dramaatiliselt fossiilkütuse tarbimist. Ja see jõustuks kohe või vähemalt nii kiiresti, kui suudaksime toota nii palju päikesepaneele.

Hüpoteetiline uus kiirendi, kas pikk lineaarne või Maa ümbritsev kiirend, võiks LHC energiad kääbustada. Isegi sel juhul pole mingit garantiid, et leiame midagi uut. Kujutise krediit: ILC koostöö.

4.) Riigisuurune osakestekiirendi 40 korda võimsam kui LHC. Niisiis, kas sa arvasid, et LHC oli lõbus? See on saavutatud prootoni-prootoni kokkupõrked 14 TeV energiaga 27 kilomeetri pikkuses tunnelis maa all ja see on tehtud kogumaksumusega umbes 10 miljardit dollarit. Mida saaksime selle summa eest kuuskümmend korda ehitada? Uskuge või mitte, on vaid kaks vaba parameetrit, mis määravad, kui suure energiatarbega teie ümmargune kiirendus võib prootonid käima panna: nende juhtimiseks kasutatavate elektromagnetide tugevus ja rõnga ümbermõõt.

600 miljardi dollari eest saaksime ehitada umbes 1000 kilomeetri ümber tunneli ja saavutada prootoni-protoni kokkupõrked üle 500 TeV. Kui meie elektromagnettehnoloogia jätkub täiustumisel, võime lõpuks purustada PeV (kus 1 PeV = 1000 TeV) piiri. Järgmine samm sellest rõngast üles võttes oleks “Fermitron”, mille Enrico Fermi esmapilgul kujutas, osakestekiirendist, mille ümbermõõt on kogu Maa. Kui LHC pakub midagi uut peale Higgsi bosoni, on energiapiiril järgmise taseme uurimiseks tugev teaduslik juhtum.

Hubble'i (L) ja LUVOIR (R) simuleeritud vaade taeva samale osale, sama vaatlusajaga. Erinevus on hingemattev ja see on üksnes valguse kogumise võime suurendamiseks 40-ga. Kujutise autor: G. Snyder, STScI / M. Postimees, STScI.

5.) „Super-Hubble” on üle 100 korra võimsam kui tänapäeval. Hubble'i kosmoseteleskoop oli revolutsiooniline vaatluskeskus ja on paljuski endiselt astronoomia ja astrofüüsika valdkonna tippkoer. Kuid vaid 2,4-meetrise läbimõõduga on see juba saavutanud oma maksimaalse eraldusvõime. Tegelikult, et objekte kümme korda nõrgana näha, peab ta neid jälgima 100 korda nii kaua! Kuid kui ehitaksime 24-meetrise läbimõõduga kümme korda suurema kosmoseteleskoobi, ei oleks selle eraldusvõime mitte ainult kümme korda suurem, vaid see näeks vaid 2 tunniga seda, mida Hubblel nädala jooksul näha on.

James Webbi kosmoseteleskoop koos oma segmenteeritud disaini, päikesevarju ja automatiseeritud robottehnoloogiaga võib olla sellise missiooni kontseptsiooni tõestuseks, kuid piiravaks teguriks on rahastamine. Sellise behemoti loomiseks vajaliku suuruse, pildikvaliteedi ning käivitamise ja hooldamise võimaluste saamiseks oleks vaja suuri investeeringuid. 600 miljardi dollari eest võiksime koguda läbimõõduga 30–40 meetrit, kuid “100 korda nii võimas kui Hubble” on väga konservatiivne hinnang. See ja meie välja töötatud tehnoloogiad oleksid inimkonna jaoks sama revolutsioonilised kui kõik, mis Apollo programmist välja tuli.

Näide sellest, milline võiks välja näha inimkoloonia Marsil, isegi kui seda tehakse odavalt. Kujutise krediit: Mars One (renderdamine).

Muidugi, palju, palju vähem kui 600 miljardit dollarit, võiksime teha erakorralisi sissemakseid kõigi nende ühe korraga. Rahvusvaheline eksperimentaalne tuumareaktor ITER on alles väljatöötamisel. Selle kogu eluea kogukulude eeldatav kogumaksumus on 40 miljardit dollarit, mis peaks ulatuma 2030ndateni. Üks meeskonnaga marsruut Marsi pinnale, edasi-tagasi, võiks vastutustundlikult olla tehtud vaid 50 miljardi dollari eest, sealhulgas Marsi pinna ulatuslik infrastruktuuri arendamine. 2 kW katusealused päikesesüsteemid on kaubanduslikult saadaval hinnaga alla 5000 dollari tüki kohta ja need võiksid iga töötava kuuga vähendada keskmist elektriarvet 25%. Väiksemate superkolliderid on hinnanguliselt vahemikus 20–40 miljardit dollarit ja nende energiatase oleks LHC-st mitu korda suurem. Ja LUVOIR, kõige ambitsioonikam kosmoseteleskoobi ettepanek, mille Hubble'i 40-kordne valgusekogumisvõime on suurem, langeb tõenäoliselt vahemikku ~ 15 miljardit dollarit.

Kosmoseteleskoobi LUVOIR ideekavand paigutaks selle L2 Lagrange'i punkti, kus 15,1-meetrine esmane peegel avaneks ja hakkaks universumit jälgima, tuues meile ütlemata suuri teaduslikke ja astronoomilisi rikkusi. Kujutise krediit: NASA / LUVOIR kontseptsiooni meeskond; Serge Brunier (taust).

Meie teaduslike unistuste saavutamise kulud on tõepoolest astronoomiliselt suured, kuid väljamaksed on veelgi suuremad. Ainult ühe põlvkonna jooksul võiks sellise ulatusega investeering teadusesse ja tehnoloogiasse muuta meie maailma viisil, mida me pole kunagi varem näinud. Ainult ühe aasta sõjaline eelarve - 600 miljardit dollarit - võib enam kui kahekordistada meie investeeringud kosmosesse ja alusuuringutesse järgmise 25 aasta jooksul. See teeks midagi enamat kui muudaks Ameerika taas suurepäraseks. See muudaks maailma suurepäraseks viisil, mida mitte miski muu ei saa; viisil, mida inimkond pole kunagi varem näinud.

Starts With A Bang on nüüd Forbesil ja tänu meie Patreoni toetajatele uuesti keskkonnas avaldatud. Ethan on kirjutanud kaks raamatut "Beyond The Galaxy" ja "Treknology: The Star of Treki teadus Tricordersist Warp Drive'i".