Самые дорогие научные проекты

Иллюстрация Петра Перевезенцева

Как вы думаете, какой научный проект самый дорогой в истории человечества? Сопоставить проекты по стоимости довольно трудно, потому то они приходятся на разные годы, но всё же возможно, если корректно пересчитать в сегодняшних деньгах (habr.com).

Скажем, Манхэттенский проект по созданию атомной бомбы в США тогда, к моменту его окончания в 1945 году, стоил 2 млрд долларов. А если пересчитать на нынешние деньги, то это в 14 раз больше. И это, несомненно, один из самых дорогих проектов в истории человечества.

Если же говорить о масштабных научных проектах последних 50 лет, а они точно дороже всех предыдущих, то картина складывается такая. Большой адронный коллайдер, который построили в ЦЕРНЕ в 2008 году, в нынешних деньгах с учетом инфляции, обслуживания и нескольких модернизаций стоит 7,5 млрд долларов.

Напомню, что Большой адронный коллайдер — это подземный тоннель длиной 27 км на границе Франции и Швейцарии, в котором протоны и тяжелые ионы разгоняют до невероятных скоростей, сталкивают и изучают продукты их соударений. Сегодня это самый мощный ускоритель частиц в мире.

Строили БАК всем миром, наша страна тоже внесла огромный интеллектуальный и материальный вклад. Но стоила ли овчинка выделки?

Через четыре года после запуска ученые поймали ту самую частицу, которая больше всего похожа на бозон Хиггса и позволяет понять природу возникновения массы. Вообще, физики говорят, что ничего более важного в области экспериментального изучения свойств микромира не было и нет. Так что деньги потрачены не зря.

Другой научный проект, который более чем вдвое дороже БАК, — это телескоп «Хаббл», который запустили на орбиту в 1990 году. Этот проект в нынешних деньгах стоит 16 млрд долларов.

Казалось бы, зачем тратить такие огромные деньги, чтобы вывести телескоп на орбиту Земли? Вон их сколько на земле, и работать удобнее, и обслуживать. Однако проблема в том, что земная атмосфера вносит искажения в то, что видит наземный телескоп. Поэтому и решено было вывести этот уникальный инструмент в космос, где вакуум и полная прозрачность.

Телескоп запустили 35 лет назад, и он до сих пор исправно работает, поставляя на Землю фантастические снимки далеких галактик и галактических событий, черных дыр, загадочных нейтронных звезд, которые делают сотни оборотов в секунду вокруг своей оси и на которых гравитация в 2 млрд раз сильнее, чем на Земле.

Телескоп «Хаббл» помог доказать, и это самый главный его научный результат, что Вселенная расширяется. Так телескоп подтвердил теорию Эдвина Хаббла, чье имя этот прибор и носит.

Что называется, дай Бог ему здоровья. Но техника, увы, не вечна. Предположительно телескоп «Хаббл» выведут с орбиты в четвертом десятилетии XXI века.

Давайте поднимемся по лестнице цены научных проектов еще на одну ступеньку. И перед нами Международный экспериментальный термоядерный реактор (ИТЭР, ITER) — гигантский международный проект, расходы на который сегодня приблизились к 22 млрд долларам. Его начали строить в 2010 году во Франции. Однако идея принадлежит нашему выдающемуся физику Игорю Васильевичу Курчатову.

В конце 40-х годов прошлого века он задумался о том, что хорошо бы освоить реакции термоядерного синтеза, например превращение водорода в гелий, которые протекают на Солнце и дают колоссальное количество энергии. Энергию ядерного распада уже освоили — это и атомная бомба, и первая атомная электростанция в Обнинске. Теперь Курчатову захотелось обуздать энергию ядерного синтеза. А она в пересчете на одну частицу в несколько раз больше, чем в реакциях деления тяжелых ядер.

Иными словами, Курчатов предложил зажечь на Земле рукотворное Солнце и взять его под контроль, чтобы черпать из него энергию. Но как удержать солнечную плазму, температура которой миллионы градусов? Нет таких материалов, которые могли бы выдержать столь сильный разогрев.

Эту задачу решили наши знаменитые физики Игорь Евгеньевич Тамм и Андрей Дмитриевич Сахаров в 1951 году. Они создали тороидальную камеру, похожую на бублик (пончик), в которой солнечная плазма удерживалась в вакууме сильными магнитными полями. То есть она висела в воздухе, не касаясь стенок реактора. Это устройство получило название «токамак». Первый токамак родился в СССР в 1954 году.

В 1956 году И.В. Курчатов на конференции физиков-ядерщиков в английском ядерном центре Харуэлл выступил с докладом, в котором рассказал, что в СССР сделали токамак и что теперь нет препятствий для создания термоядерного реактора. Давайте объединим усилия, навалимся всем миром и построим такой реактор. В одиночку не справиться — будет очень дорого и очень сложно.

Доклад Курчатова стал сенсацией. Мировое сообщество физиков-ядерщиков было потрясено успехами советской физики, размахом работ по термоядерному синтезу и поразительной открытостью наших ученых. Во всем мире исследования и работы в этой области были засекречены. Тогда-то термин «токамак» стал таким же узнаваемым международным словом, как и «спутник».

В 1992 году ЕС, Россия, США, Япония подписали четырехстороннее межправительственное соглашение о разработке инженерного проекта ITER. Проект сделали к 2001 году. В 2010 году началось строительство всего комплекса в Кадараше во Франции, а в 2020 году начали собирать сам реактор из компонентов.

Сердце реактора — это наш токамак высотой 60 метров и весом 23 тысячи тонн. Он будет удерживать 40 м³ раскаленной плазмы — температура внутри реактора достигнет 150 млн градусов. Магнитное поле невероятной мощности — в 200 тысяч раз сильнее земного — будут создавать громадные сверхпроводящие магниты. Одним словом, это будет что-то грандиозное и фантастическое.

Однако сроки окончания проекта постоянно откладывают, а стоимость, и без того огромная, постоянно растет. Ну а что вы хотели? За мечту надо платить. Зато каким оглушительным может быть результат! Ведь человечество получит в руки источник чистой энергии, неисчерпаемый, как Солнце.

Однако ИТЭР далеко до самого дорого научного проекта последних десятилетий — до Международной космической станции. Ее строили сообща Россия, США, Канада, Япония и Европейское космическое агентство. В нее уже вложено более 160 млрд долларов. МКС официально включена в Книгу рекордов Гиннесса как самый дорогой объект, построенный руками человека. И это самый дорогой научный проект в истории человечества.

Строительство началось в 90-х годах. В 1998 году на орбиту вывели первый модуль «Заря» с космодрома «Байконур». После этого к нему регулярно пристраивали дополнительные лабораторные и исследовательские модули. Сегодня их уже 17, не считая стыковочного оборудования. Восемь космических кораблей могут одновременно пристыковаться к станции.

МКС — уникальный объект. Представляете, у нас над головой на высоте в среднем 400 км вращается объект массой 420 тонн и размером с 30-этажный дом. Он движется по орбите со скоростью 7,66 км/с. На полный оборот вокруг Земли ему нужно всего 90 минут, поэтому экипаж может наблюдать рассветы и закаты каждые 45 минут.

МКС — третий по яркости объект в ночном небе после Луны и Венеры. Станция видна с Земли невооруженным глазом, она светится как звезда благодаря отражению в ней солнечного света и выглядит как быстро летящий самолет. Даже в Москве, где обзор неба ограничен да и само небо подсвечено, я часто вижу МКС по вечерам. Может, потому что имею привычку смотреть в небо. Но станция держится в поле зрения всего несколько минут. Все-таки движется она быстро.

В этом году МКС отмечает своего рода юбилей — 25 лет назад на станцию прилетел первый экипаж и отпраздновал новоселье, и с тех пор станция не пустовала. За 25 лет обитания на станции астронавты выполнили более 3 тысяч научных экспериментов. По их результатам опубликовано 5,5 тысячи научных статей. О некоторых расскажу в следующей заметке.