Plasma ở trung tâm của lò phản ứng nhiệt hạch này nóng đến mức nó không phát ra ánh sáng; đó chỉ là plasma lạnh nằm ở các bức tường có thể nhìn thấy. Có thể thấy gợi ý về sự tương tác từ tính giữa các plasma nóng và lạnh. Tín dụng hình ảnh: Viện nghiên cứu tổng hợp quốc gia, Hàn Quốc.

5 tiến bộ đáng kinh ngạc mà khoa học có thể mua được với ngân sách quân sự $ 600B của chính phủ

Chỉ với một năm ngân sách của Quân đội Hoa Kỳ, chúng ta có thể biến đổi thế giới.

Hoa Kỳ chi nhiều hơn cho chi tiêu quân sự so với mười quốc gia tiếp theo cộng lại: ước tính khoảng 600 tỷ đô la hàng năm. Trong khi đó, toàn bộ ngân sách của NASA và Quỹ khoa học quốc gia, cộng lại, chỉ ~ 25 tỷ đô la, tương đương khoảng 4% ngân sách quân sự của chúng tôi. Nhiều nhà thiên văn học, nhà vật lý thiên văn, kỹ sư và nhà khoa học của tất cả các thuyết phục mơ ước về lợi ích mà tăng nhẹ cho ngân sách của họ có thể mang lại, nhưng đây là những giấc mơ nhỏ bé, gia tăng.

Điều gì xảy ra nếu chúng ta thực sự vươn tới các vì sao? Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta mơ về một ngày mà chúng ta đầu tư vào nghiên cứu hòa bình để cải thiện nhân loại cũng như chúng ta đã đầu tư vào chiến tranh, quốc phòng và quân đội? Nếu ngân sách không gian và khoa học của chúng tôi lên tới 600 tỷ đô la, thay cho hoặc ngoài bất cứ thứ gì chúng tôi đã chi cho quân đội, những gì chúng tôi có thể đạt được sẽ rất lớn. Dưới đây là năm khả năng của những gì chúng ta có thể làm chỉ với chi tiêu cấp quân sự trong một năm.

Một thiết bị nhiệt hạch dựa trên plasma giam cầm từ tính. Phản ứng tổng hợp nóng có giá trị khoa học, nhưng chưa thực sự đạt được để đạt đến điểm 'hòa vốn'. Tín dụng hình ảnh: Quản lý PPPL, Đại học Princeton, Bộ Năng lượng, từ dự án FIRE.

1.) Đột phá năng lượng cuối cùng: một lò phản ứng tổng hợp hạt nhân sản xuất năng lượng ròng. Mặc dù có nhiều phương pháp khác nhau mà chúng ta có để đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân, con đường hứa hẹn nhất là thông qua việc giam cầm từ tính. Một tập đoàn quốc tế, được gọi là ITER, đã bắt đầu từ thời Reagan-Gorbachev, và việc xây dựng cuối cùng sẽ hoàn thành vào năm 2019, sau khi tổng vốn đầu tư khoảng 20 tỷ euro. Sau đó, phải mất một thập kỷ nữa để plasma hoạt động thành công, và sau đó vào những năm 2030, nó có thể vượt qua điểm hòa vốn, hợp nhất giữa deuterium và triti.

Tuy nhiên, theo nhiều cách, điều duy nhất ngăn chặn sức mạnh nhiệt hạch thấm qua thế giới của chúng ta ngày nay là khoản đầu tư trực tiếp này với một khoản hoàn trả dài hạn đáng kinh ngạc. Đối với chi phí ngân sách của quân đội chỉ trong một năm, chúng ta không chỉ có thể đạt được phản ứng tổng hợp hạt nhân, chúng ta có thể học cách mở rộng quy mô và cách mạng hóa cách chúng ta đối phó với sức mạnh và năng lượng trên Trái đất. Đó là chén thánh cuối cùng cho năng lượng, và rào cản lớn nhất đối với thành công của nó không phải là vật lý, mà là thiếu đầu tư.

Sao Hỏa, cùng với bầu khí quyển mỏng manh của nó, như được chụp từ quỹ đạo Viking vào những năm 1970. Ngay cả với những khó khăn liên quan đến việc sống trên Hành tinh Đỏ, một thuộc địa của con người thành công có thể đạt được chỉ với 50 tỷ đô la. Tín dụng hình ảnh: NASA / Viking 1.

2.) Ít nhất bốn thuộc địa riêng biệt của con người trên Sao Hỏa. Con người trên sao Hỏa? Điều duy nhất ngăn chúng tôi là tài trợ, và điều này đã đúng từ những năm 1990. Với khoản đầu tư bền vững từ 50 đến 150 tỷ đô la trong vòng 10 năm, chúng tôi có thể đặt một loạt thiết bị trên bề mặt sao Hỏa, sau đó là một nhóm người, người sẽ ở lại bất cứ nơi nào từ 6 đến 18 tháng trước khi trở về nhà. Thậm chí ở mức tối đa, chúng ta có thể thiết lập bốn thuộc địa độc lập, riêng biệt trên một hành tinh khác với chi phí chỉ bằng một năm chi tiêu của quân đội Hoa Kỳ. Lý do duy nhất chúng tôi chưa làm như vậy là tài trợ.

Hai công nhân lắp đặt một mảng quang điện nghiêng trên một mái nhà gần Poughkeepsie, NY. Một thiết lập nhỏ, 2 kW, hiện có thể có sẵn trên thị trường với giá dưới 5000 đô la. Tín dụng hình ảnh: Người dùng Wikimedia Commons Lucas Braun.

3.) Một hệ thống năng lượng mặt trời 2.000 watt cho mỗi hộ gia đình Mỹ. Có rất nhiều công nghệ mang tính cách mạng đang được trang bị năng lượng mặt trời, từ các cửa sổ trong suốt đến bệnh zona cho đến vách ngoài. Nhưng công nghệ năng lượng mặt trời rẻ nhất, hiệu quả nhất vẫn là bảng điều khiển năng lượng mặt trời. Các hệ thống tạo ra khoảng 2.000 Watts hiện có giá dưới 5000 đô la và cung cấp ước tính 175 Công suất 375 kwh mỗi tháng. Với khoảng 125 triệu hộ gia đình tại Hoa Kỳ, ngân sách 600 tỷ đô la có thể cung cấp một trong những hệ thống này cho mọi hộ gia đình ở nước này, nơi mà người Mỹ trung bình sử dụng 920 kwh mỗi tháng.

Nó sẽ không giải quyết được nhu cầu năng lượng của chúng ta, nhưng nó sẽ giảm đáng kể gánh nặng cho lưới điện của chúng ta và cắt giảm đáng kể mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch của chúng ta. Và nó sẽ có hiệu lực ngay lập tức, hoặc ít nhất là nhanh như chúng ta có thể sản xuất nhiều tấm pin mặt trời đó.

Một máy gia tốc mới giả định, hoặc một tuyến tính dài hoặc một vòng quanh Trái đất, có thể làm giảm năng lượng của LHC. Ngay cả ở đó, không có gì đảm bảo chúng ta sẽ tìm thấy bất cứ điều gì mới. Tín dụng hình ảnh: ILC hợp tác.

4.) Máy gia tốc hạt cỡ quốc gia mạnh gấp 40 lần LHC. Vì vậy, bạn nghĩ rằng LHC là vui vẻ? Nó đã đạt được va chạm proton-proton ở mức 14 TeV năng lượng trong một đường hầm dài 27 km, dưới lòng đất và nó đã được thực hiện với tổng chi phí khoảng 10 tỷ đô la. Những gì chúng ta có thể xây dựng cho sáu mươi lần số tiền đó? Dù bạn có tin hay không, chỉ có hai thông số miễn phí xác định mức tăng năng lượng cao của máy gia tốc tròn của bạn có thể tạo ra các proton: sức mạnh của nam châm điện được sử dụng để điều khiển chúng và chu vi vòng của bạn.

Với 600 tỷ đô la, chúng tôi có thể xây dựng một đường hầm khoảng 1000 km xung quanh và đạt được các va chạm proton trên proton trên 500 TeV. Nếu công nghệ nam châm điện của chúng tôi tiếp tục cải thiện, cuối cùng chúng tôi có thể bẻ khóa biên giới PeV (trong đó 1 PeV = 1.000 TeV). Bước tiếp theo từ một chiếc nhẫn lớn như vậy sẽ là một Fermitron, một lần đầu tiên được Enrico Fermi hình dung về một máy gia tốc hạt chu vi của toàn bộ Trái đất. Nếu LHC bật lên bất cứ điều gì mới ngoài boson Higgs, sẽ có một trường hợp khoa học mạnh mẽ để điều tra cấp độ tiếp theo trong biên giới năng lượng.

Một khung nhìn mô phỏng của cùng một phần của bầu trời, với cùng thời gian quan sát, với cả Hubble (L) và LUVOIR (R). Sự khác biệt thật ngoạn mục, và điều này chỉ đơn thuần là sự gia tăng sức mạnh thu thập ánh sáng với hệ số 40. Tín dụng hình ảnh: G. Snyder, STScI / M. Người đưa thư, STScI.

5.) Một siêu Hubble siêu mạnh hơn gấp 100 lần so với ngày nay. Kính thiên văn vũ trụ Hubble là một đài quan sát mang tính cách mạng và theo nhiều cách vẫn là con chó đứng đầu trong lĩnh vực thiên văn học và vật lý thiên văn. Nhưng với đường kính chỉ 2,4 mét, nó đã đạt đến độ phân giải tối đa. Trong thực tế, để nhìn các vật thể mờ gấp mười lần, nó cần phải quan sát chúng trong 100 lần! Nhưng nếu chúng ta chế tạo một kính viễn vọng không gian có đường kính gấp mười lần, ở độ cao 24 mét, nó sẽ không chỉ có độ phân giải gấp mười lần, mà sẽ thấy chỉ sau 2 giờ, Hubble phải mất hơn một tuần để xem.

Kính thiên văn vũ trụ James Webb, với thiết kế phân đoạn, kính râm và công nghệ robot tự động, có thể đóng vai trò là bằng chứng của một nhiệm vụ như thế này, nhưng yếu tố hạn chế là kinh phí. Để có được kích thước, chất lượng hình ảnh và khả năng khởi động và phục vụ cần thiết để tạo ra một khổng lồ như thế này có thể sẽ cần một khoản đầu tư lớn. Với 600 tỷ đô la, chúng ta có thể có thể đạt được đường kính trong khoảng từ 30 đến 40 mét, nhưng mạnh gấp 100 lần so với Hubble, là một ước tính rất bảo thủ. Điều đó, và các công nghệ mà chúng tôi phát triển sẽ mang tính cách mạng cho nhân loại như mọi thứ phát sinh từ chương trình Apollo.

Một minh họa về một thuộc địa của con người trên sao Hỏa có thể trông như thế nào, ngay cả khi được thực hiện với giá rẻ. Tín dụng hình ảnh: Mars One (kết xuất).

Tất nhiên, với số tiền lớn hơn 600 tỷ đô la, chúng ta có thể đóng góp phi thường cho từng người một. ITER, Lò phản ứng thí nghiệm nhiệt điện hạt nhân quốc tế, vẫn đang được xây dựng, với tổng chi phí ước tính là 40 tỷ đô la cho tất cả các chi phí trong suốt vòng đời của nó, sẽ kéo dài đến những năm 2030. Một nhiệm vụ phi hành đoàn duy nhất đến bề mặt sao Hỏa, khứ hồi, có thể được thực hiện một cách có trách nhiệm với số tiền ít nhất là 50 tỷ USD, bao gồm cả việc phát triển cơ sở hạ tầng khổng lồ của bề mặt sao Hỏa. Lắp đặt năng lượng mặt trời trên mái nhà 2 kW có sẵn trên thị trường với giá dưới 5000 đô la và có thể cắt giảm hóa đơn tiền điện trung bình 25% mỗi tháng khi hoạt động. Các siêu tàu siêu tốc của Nhật Bản được ước tính chi phí trong khoảng 204040 tỷ USD và sẽ đạt được mức năng lượng lớn hơn nhiều lần so với LHC. Và LUVOIR, đề xuất kính viễn vọng không gian tham vọng nhất với sức mạnh thu thập ánh sáng của Hubble gấp 40 lần, có thể sẽ rơi vào khoảng ~ 15 tỷ đô la.

Thiết kế ý tưởng của kính viễn vọng không gian LUVOIR sẽ đặt nó tại điểm L2 Lagrange, nơi một chiếc gương chính dài 15,1 mét sẽ mở ra và bắt đầu quan sát Vũ trụ, mang lại cho chúng ta sự giàu có về khoa học và thiên văn. Tín dụng hình ảnh: nhóm khái niệm NASA / LUVOIR; Serge Brunier (nền).

Chi phí để đạt được ước mơ khoa học của chúng ta, thực sự, cao về mặt thiên văn, nhưng số tiền chi trả thậm chí còn lớn hơn. Chỉ trong một thế hệ duy nhất, một khoản đầu tư quy mô này vào khoa học và công nghệ có thể biến đổi thế giới của chúng ta theo cách chúng ta chưa từng thấy trước đây. Ngân sách quân sự chỉ trong một năm - trị giá 600 tỷ đô la - có thể tăng gấp đôi khoản đầu tư của chúng tôi vào không gian và nghiên cứu khoa học cơ bản trong 25 năm tới. Nó sẽ làm nhiều hơn là làm cho nước Mỹ vĩ đại trở lại. Nó sẽ làm cho thế giới trở nên vĩ đại theo cách mà không gì khác có thể làm được; theo một cách nào đó loài người chưa từng thấy trước đây.

Starts With A Bang hiện đã có mặt trên Forbes và được tái bản trên Medium nhờ những người ủng hộ Patreon của chúng tôi. Ethan đã là tác giả của hai cuốn sách, Beyond The Galaxy, andTreknology: The Science of Star Trek from Tricnings to Warp Drive.