Το πλάσμα στο κέντρο αυτού του αντιδραστήρα σύντηξης είναι τόσο ζεστό και δεν εκπέμπει φως. είναι μόνο το πιο δροσερό πλάσμα που βρίσκεται στους τοίχους που μπορεί να δει. Μπορείτε να δείτε νότες μαγνητικής αλληλεπίδρασης μεταξύ του ζεστού και του κρύου πλάσματος. Πιστωτική εικόνα: National Fusion Research Institute, Κορέα.

5 Απίστευτες προόδους που θα μπορούσε να αγοράσει η επιστήμη με τον στρατιωτικό προϋπολογισμό των 600 δισ. Δολαρίων της κυβέρνησης

Μόνο για έναν στρατιωτικό προϋπολογισμό των ΗΠΑ αξίας ενός έτους, θα μπορούσαμε να μεταμορφώσουμε τον κόσμο.

Οι Ηνωμένες Πολιτείες δαπανούν περισσότερα για στρατιωτικές δαπάνες από ό, τι τα επόμενα δέκα έθνη σε συνδυασμό: περίπου 600 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως. Εν τω μεταξύ, όλοι οι προϋπολογισμοί της NASA και του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών, σε συνδυασμό, είναι μόνο ~ 25 δισεκατομμύρια δολάρια, ή περίπου το 4% του στρατιωτικού προϋπολογισμού μας. Πολλοί αστρονόμοι, αστροφυσικοί, μηχανικοί και επιστήμονες όλων των πειθειών ονειρεύονται τα οφέλη που θα μπορούσαν να φέρουν ήπιες αυξήσεις στους προϋπολογισμούς τους, αλλά αυτά είναι μικροσκοπικά, σταδιακά όνειρα.

Τι γίνεται αν φτάσουμε πραγματικά στα αστέρια; Τι θα συμβεί αν ονειρευόμασταν μια μέρα όπου επενδύσαμε σε ειρηνική έρευνα για τη βελτίωση της ανθρωπότητας, όσο επενδύσαμε στον πόλεμο, την άμυνα και τον στρατό; Εάν ο προϋπολογισμός μας για το διάστημα και την επιστήμη αυξήθηκε στα 600 δισεκατομμύρια δολάρια, είτε αντί είτε πέραν όσων ξοδεύουμε στον στρατό, αυτό που θα μπορούσαμε να επιτύχουμε θα ήταν τεράστιο. Εδώ είναι πέντε δυνατότητες για αυτό που θα μπορούσαμε να κάνουμε με δαπάνες στρατιωτικού επιπέδου αξίας ενός έτους.

Μια συσκευή σύντηξης βασισμένη σε μαγνητικά περιορισμένο πλάσμα. Η καυτή σύντηξη είναι επιστημονικά έγκυρη, αλλά δεν έχει ακόμη επιτευχθεί πρακτικά για να φτάσει στο σημείο «breakakeven». Πιστοποίηση εικόνας: Διαχείριση PPPL, Πανεπιστήμιο Princeton, το Τμήμα Ενέργειας, από το έργο FIRE.

1.) Η απόλυτη ενεργειακή ανακάλυψη: ένας αντιδραστήρας πυρηνικής σύντηξης που παράγει καθαρή ενέργεια. Ενώ υπάρχουν πολλές διαφορετικές μέθοδοι για την επίτευξη πυρηνικής σύντηξης, η πιο ελπιδοφόρος οδός είναι μέσω μαγνητικού περιορισμού. Μια διεθνής κοινοπραξία, γνωστή ως ITER, ξεκίνησε ήδη από την εποχή του Reagan-Gorbachev και η κατασκευή αναμένεται να ολοκληρωθεί το 2019, μετά από συνολική επένδυση περίπου 20 δισεκατομμυρίων ευρώ. Μετά από αυτό, θα χρειαστεί άλλη μια δεκαετία για να επιτύχει η λειτουργία του πλάσματος και, στη συνέχεια, στη δεκαετία του 2030, μπορεί να προχωρήσει πέρα ​​από το σημείο διάσπασης, συγχωνεύοντας το δευτέριο και το τρίτιο.

Ωστόσο, με πολλούς τρόπους, το μόνο που εμποδίζει τη δύναμη σύντηξης να διεισδύσει στον κόσμο μας σήμερα είναι αυτή η αρχική επένδυση με απίστευτη μακροπρόθεσμη απόδοση. Για το κόστος του προϋπολογισμού του στρατού για ένα μόνο έτος, δεν θα μπορούσαμε να επιτύχουμε μόνο την πυρηνική σύντηξη, αλλά θα μπορούσαμε να μάθουμε να το κλιμακούμε και να φέρουμε επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αντιμετωπίζουμε τη δύναμη και την ενέργεια στη Γη. Είναι το απόλυτο ιερό δισκοπότηρο για ενέργεια, και το μεγαλύτερο εμπόδιο στην επιτυχία της δεν είναι η φυσική, αλλά η έλλειψη επενδύσεων.

Ο Άρης, μαζί με τη λεπτή του ατμόσφαιρα, όπως φωτογραφήθηκε από τον τροχίσκο των Βίκινγκ στη δεκαετία του 1970. Ακόμη και με τις δυσκολίες που συνδέονται με τη ζωή στον Κόκκινο Πλανήτη, μια επιτυχημένη ανθρώπινη αποικία θα μπορούσε να επιτευχθεί με μόλις 50 δισεκατομμύρια δολάρια. Πιστωτική εικόνα: NASA / Viking 1.

2.) Τουλάχιστον τέσσερις ξεχωριστές ανθρώπινες αποικίες στον Άρη. Άνθρωποι στον Άρη; Το μόνο πράγμα που μας σταματά να είναι η χρηματοδότηση, και αυτό ισχύει από τη δεκαετία του 1990. Με μια συνεχή επένδυση μεταξύ 50 και 150 δισεκατομμυρίων δολαρίων συνολικά για 10 χρόνια, θα μπορούσαμε να προσγειώσουμε έναν εξοπλισμό στην επιφάνεια του Άρη, τότε ένα πλήρωμα ανθρώπων, που θα έμενε για οπουδήποτε από 6 έως 18 μήνες πριν επιστρέψει στο σπίτι. Ακόμα και στο μέγιστο τέλος αυτού, θα μπορούσαμε να δημιουργήσουμε τέσσερις ξεχωριστές, ανεξάρτητες αποικίες σε έναν άλλο πλανήτη για το κόστος ενός έτους στρατιωτικών δαπανών των ΗΠΑ. Ο μόνος λόγος που δεν το έχουμε κάνει ήδη είναι η χρηματοδότηση.

Δύο εργαζόμενοι που εγκαθιστούν μια φωτοβολταϊκή συστοιχία κλίσης σε στέγη κοντά στο Poughkeepsie, Νέα Υόρκη. Μια μικρή ρύθμιση 2 kW, μπορεί τώρα να διατίθεται στο εμπόριο με τιμή κάτω των 5000 $. Πιστωτική εικόνα: Χρήστης Wikimedia Commons Lucas Braun.

3.) Σύστημα ηλιακής ενέργειας 2.000 Watt για κάθε νοικοκυριό των ΗΠΑ. Υπάρχουν πολλές επαναστατικές τεχνολογίες που είναι εξοπλισμένες με ηλιακή ενέργεια, από διαφανή παράθυρα έως βότσαλα έως πλευρές. Αλλά η φθηνότερη, πιο αποτελεσματική ηλιακή τεχνολογία είναι ακόμα το ηλιακό πλαίσιο. Τα συστήματα που παράγουν περίπου 2.000 Watt είναι τώρα κάτω από 5000 $ και παρέχουν εκτιμώμενα 175-375 kWh ανά μήνα. Με περίπου 125 εκατομμύρια νοικοκυριά στις Ηνωμένες Πολιτείες, ένας προϋπολογισμός 600 δισεκατομμυρίων δολαρίων θα μπορούσε να παρέχει ένα από αυτά τα συστήματα για κάθε νοικοκυριό στη χώρα, όπου ο μέσος Αμερικανός χρησιμοποιεί 920 kWh ανά μήνα.

Δεν θα λύσει τις ενεργειακές μας ανάγκες, αλλά θα μειώσει σημαντικά το φορτίο στο ηλεκτρικό μας δίκτυο και θα μειώσει δραστικά την κατανάλωση ορυκτών καυσίμων. Και θα τεθεί σε ισχύ αμέσως, ή τουλάχιστον όσο πιο γρήγορα μπορούμε να παράγουμε τόσα πολλά ηλιακά πάνελ.

Ένας υποθετικός νέος επιταχυντής, είτε ένας μακρύς γραμμικός είτε ένας που περιβάλλει τη Γη, θα μπορούσε να επισκιάσει τις ενέργειες του LHC. Ακόμα και σε αυτό, δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι θα βρούμε κάτι νέο. Πιστοποίηση εικόνας: Συνεργασία ILC.

4.) Ένας επιταχυντής σωματιδίων μεγέθους χώρας 40 φορές ισχυρότερος από τον LHC. Λοιπόν, νομίζατε ότι το LHC ήταν διασκεδαστικό; Έχει επιτύχει συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων με 14 TeV ενέργειας σε μια σήραγγα μήκους 27 χιλιομέτρων, υπόγεια και το έχει κάνει με συνολικό κόστος περίπου 10 δισεκατομμύρια δολάρια. Τι θα μπορούσαμε να χτίσουμε για εξήντα φορές αυτό το ποσό; Είτε το πιστεύετε είτε όχι, υπάρχουν μόνο δύο ελεύθερες παράμετροι που καθορίζουν πόσο υψηλή ενέργεια ο κυκλικός επιταχυντής σας μπορεί να κάνει τα πρωτόνια: τη δύναμη των ηλεκτρομαγνητών που χρησιμοποιούνται για να τα κατευθύνουν και την περιφέρεια του δακτυλίου σας.

Για 600 δισεκατομμύρια δολάρια, θα μπορούσαμε να χτίσουμε μια σήραγγα περίπου 1000 χιλιόμετρα περίπου, και να επιτύχουμε συγκρούσεις πρωτονίων-πρωτονίων άνω των 500 TeV. Εάν η τεχνολογία των ηλεκτρομαγνητών συνεχίζει να βελτιώνεται, ενδέχεται τελικά να σπάσουμε τα σύνορα του PeV (όπου 1 PeV = 1.000 TeV). Το επόμενο βήμα από ένα δαχτυλίδι τόσο μεγάλο θα ήταν ένα «Fermitron», που οραματίστηκε για πρώτη φορά ο Enrico Fermi, για έναν επιταχυντή σωματιδίων την περιφέρεια ολόκληρης της Γης. Εάν το LHC εμφανίσει κάτι νέο πέρα ​​από το μποζόνιο Higgs, θα υπάρξει μια ισχυρή επιστημονική υπόθεση για διερεύνηση του επόμενου επιπέδου στα ενεργειακά σύνορα.

Μια προσομοιωμένη όψη του ίδιου τμήματος του ουρανού, με τον ίδιο χρόνο παρατήρησης, με το Χαμπλ (L) και το LUVOIR (R). Η διαφορά είναι εκπληκτική, και αυτό είναι απλώς για μια αύξηση της ισχύος συγκέντρωσης φωτός κατά έναν παράγοντα 40. Πιστοποίηση εικόνας: G. Snyder, STScI / M. Ταχυδρόμος, STScI.

5.) Ένα «υπερ-Hubble» πάνω από 100 φορές πιο ισχυρό από το σημερινό. Το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble ήταν ένα επαναστατικό παρατηρητήριο και με πολλούς τρόπους εξακολουθεί να είναι ο κορυφαίος σκύλος στον τομέα της αστρονομίας και της αστροφυσικής. Αλλά σε διάμετρο μόλις 2,4 μέτρων, έχει ήδη φτάσει στη μέγιστη ανάλυσή του. Στην πραγματικότητα, για να δείτε αντικείμενα δέκα φορές πιο αχνά, πρέπει να τα παρατηρήσετε για 100 φορές περισσότερο! Αλλά αν δημιουργήσαμε ένα διαστημικό τηλεσκόπιο δέκα φορές τη διάμετρο, στα 24 μέτρα, δεν θα είχε μόνο δέκα φορές την ανάλυση, αλλά θα έβλεπε σε μόλις 2 ώρες τι χρειάζεται το Hubble για μια εβδομάδα για να δει.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, με την τμηματοποιημένη σχεδίαση, το αντηλιακό και την αυτοματοποιημένη, ρομποτική τεχνολογία μπορεί να χρησιμεύσει ως απόδειξη της έννοιας μιας αποστολής όπως αυτή, αλλά ο περιοριστικός παράγοντας είναι η χρηματοδότηση. Για να αποκτήσετε το μέγεθος, την ποιότητα της εικόνας και τις δυνατότητες εκτόξευσης και εξυπηρέτησης που απαιτούνται για να κάνετε ένα τεράστιο τεράστιο δυναμικό θα απαιτούσε τεράστια επένδυση. Για 600 δισεκατομμύρια δολάρια, ίσως μπορέσουμε να φτάσουμε μέχρι τη διάμετρο μεταξύ 30 και 40 μέτρων, αλλά το "100 φορές ισχυρότερο από το Χαμπλ" είναι μια πολύ συντηρητική εκτίμηση. Αυτό, και οι τεχνολογίες που θα αναπτύξαμε θα ήταν τόσο επαναστατικές για την ανθρωπότητα όσο οτιδήποτε βγήκε από το πρόγραμμα Apollo.

Μια εικόνα για το πώς μπορεί να μοιάζει μια ανθρώπινη αποικία στον Άρη, ακόμα κι αν γίνεται φθηνά. Πιστωτική εικόνα: Mars One (απόδοση).

Φυσικά, για πολύ, πολύ λιγότερα από 600 δισεκατομμύρια δολάρια, θα μπορούσαμε να κάνουμε εξαιρετικές συνεισφορές σε κάθε ένα από αυτά ταυτόχρονα. Ο ITER, ο Διεθνής Θερμοπυρηνικός Πειραματικός Αντιδραστήρας, βρίσκεται ακόμη υπό κατασκευή, με εκτιμώμενο συνολικό κόστος 40 δισεκατομμυρίων δολαρίων για όλα τα συνολικά του έξοδα κατά τη διάρκεια της ζωής του, το οποίο θα πρέπει να επεκταθεί στη δεκαετία του 2030. Μια αποστολή με πλήρωμα στην επιφάνεια του Άρη, μετ 'επιστροφής, θα μπορούσε να γίνει υπεύθυνα για μόλις 50 δισεκατομμύρια δολάρια, συμπεριλαμβανομένης της τεράστιας ανάπτυξης υποδομής της επιφάνειας του Άρη. Οι ηλιακές εγκαταστάσεις στον τελευταίο όροφο 2 kW διατίθενται στο εμπόριο για λιγότερο από $ 5000 ανά τεμάχιο και θα μπορούσαν να μειώσουν τον μέσο λογαριασμό ηλεκτρικής ενέργειας κατά 25% κάθε μήνα και κάθε μήνα λειτουργεί. Οι "μικρότεροι" supercolliders υπολογίζονται με κόστος στο εύρος των 20-40 δισεκατομμυρίων δολαρίων και θα επιτύχουν επίπεδα ενέργειας πολλές φορές υψηλότερα από το LHC. Και η LUVOIR, η πιο φιλόδοξη πρόταση διαστημικού τηλεσκοπίου με 40 φορές τη δύναμη συγκέντρωσης φωτός του Χαμπλ, πιθανότατα θα πέσει στο εύρος των 15 δισεκατομμυρίων δολαρίων.

Ο σχεδιασμός του διαστημικού τηλεσκοπίου LUVOIR θα το τοποθετούσε στο σημείο L2 Lagrange, όπου ένας πρωτογενής καθρέφτης 15,1 μέτρων θα ξεδιπλώνεται και θα αρχίζει να παρατηρεί το Σύμπαν, φέρνοντάς μας ανείπωτα επιστημονικά και αστρονομικά πλούτη. Πιστωτική εικόνα: NASA / LUVOIR concept team; Serge Brunier (φόντο).

Το κόστος της επίτευξης των επιστημονικών μας ονείρων είναι, πράγματι, αστρονομικά υψηλό, αλλά οι αποδόσεις είναι ακόμη μεγαλύτερες. Σε μια μόνο γενιά, μια επένδυση αυτής της κλίμακας στην επιστήμη και την τεχνολογία θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον κόσμο μας με έναν τρόπο που δεν έχουμε ξαναδεί. Μόνο ένας στρατιωτικός προϋπολογισμός αξίας ενός έτους - ένα επιβλητικό 600 δισεκατομμύρια δολάρια - θα μπορούσε να υπερδιπλασιάσει τις επενδύσεις μας στο διάστημα και τη βασική επιστημονική έρευνα για τα επόμενα 25 χρόνια. Θα έκανε περισσότερα από το να κάνει την Αμερική ξανά υπέροχη. Θα έκανε τον κόσμο υπέροχο με τρόπο που τίποτε άλλο δεν μπορεί. με τρόπο που η ανθρωπότητα δεν έχει ξαναδεί.

Το Starts With A Bang είναι τώρα στο Forbes και αναδημοσιεύεται στο Medium χάρη στους υποστηρικτές του Patreon. Ο Ethan έχει συγγράψει δύο βιβλία, το Beyond The Galaxy και το Trreknology: The Science of Star Trek από το Tricorder στο Warp Drive.