Կես թագավորություն կոլայդերի համար. Ամենաթանկարժեք գիտական սարքավորումները

Պատկերացրեք գիտական սարքավորում, որի արժեքը հավասար է Հայաստանի մի քանի տարվա բյուջեին, ու որը այդ ծախսը երբեք չի վերադարձնի. միայն ու միայն գիտական արդյունքի տեսքով։ Բնությունը դժկամությամբ է բացում իր որոշ գաղտնիքներ` չնայած գիտնականների ջանքերին։ Այդ գաղտնիքներից շատերն այնքան խորն ու այնքան խնամքով են թաքցված, որ դրանց հայտնաբերման համար տասնամյակների ընթացքում ստեղծվում են բարդագույն սարքեր` աստղաբաշխական արժեքներով։ Պատմում ենք հինգ առավել թանկարժեք գիտական սարքավորումների մասին։

Curiosity մարսագնաց 

Կարմիր մոլորակի ուսումնասիրությունն ամենաթանկարժեք գիտական գործունեություններից է, սակայն այլընտրանք չկա։ Եթե մարդկությունը ուզում է ավելին իմանալ հարևան մոլորակի մասին` հեռանկարում այնտեղ այցելելու ու, ինչու ոչ, մոլորակը բնակեցնելու հույսով, ապա լավագույն միջոցը ներկայացուցիչներ ուղարկելն է։ Ամենահաջողակ ու ամենաթանկարժեք մարսյան ծրագրերը ԱՄՆ-ինն են, իսկ ռեկորդակիրը, ինֆլյացիան հաշվի առնելով, Curiosity մարսագնացը։

2012-ի օգոստոսի 6-ին, Երկրից մեկնարկելուց ավելի քան 8 ամիս անց, հաղթահարելով 560 մլն կիլոմետր, Curiosity-ն վայրէջք կատարեց Մարսի Գեյլի խառնարանում ու անմիջապես սկսեց իր գիտական հետազոտությունները։ Սարքը տեղում ուսումնասիրում է Մարսի կլիման ու երկրաբանությունը, Գեյլի խառնարանի անցյալը ու հեռավոր անցյալում այստեղ մանրէանման կյանքի գոյության հնարավորությունը, ինչպես նաև մոլորակի պիտանելիությունը ապագայում այն մարդկանցով բնակեցնելու համար։

2024-ի հունվարի վերջի դրությամբ, Մարսի վրա գտնվելու տարիների ընթացքում, Curiosity-ն անցել է 31.27 կմ ու կատարել բազմաթիվ բարդագույն հետազոտություններ։ Սարքի կենսացիկլի արժեքը 2020-ին արդեն կազմում էր $3.2 միլիարդ, ինչը լրիվ արդարացված է, քանի որ ի սկզբանե պլանավորվում էր, որ Curiosity-ի ծառայությունը շատ ավելի կարճատև է լինելու։ 

Այժմ Մարսի վրա աշխատում է նաև նորագույն Perseverance մարսագնացը, որի կենսացիկլը 2021-ի դրությամբ կազմում էր $2.9 մլրդ։

Մեծ ադրոնային կոլայդեր 

Փոքրագույնը տեսնելու համար անհրաժեշտ է կառուցել մեծագույնը. այս միտքը լավ արտահայտում է ամենատպավորիչ գիտական սարքավորումներից մեկի` Մեծ ադրոնային կոլայդերի կառուցման մոտիվացիան։ Բջիջներ ուսումնասիրելու համար բավական է ունենալ սովորական մանրադիտակ, առանձին սպիտակուցների համար կիրառվում է էլեկտրոնային մանրադիտակ։ Իսկ ի՞նչ ասել ամենափոքր ֆունդամենտալ մասնիկների` ատոմական միջուկը կազմող քվարկերի ու գլյուոնների, կյանքի շատ կարճ տևողություն ունեցող ու շատ բարձր էներգիայով մասնիկների մասին։ 

Այստեղ կիրառվում են կոլայդերները` սարքավորումներ, որոնք մագնիսների օգնությամբ ահռելի արագություն են հաղորդում մասնիկներին` բախելով դրանք միմյանց։ Կոլայդերի խողովակը կարելի է պատկերացնել որպես մայրուղի, որով առավելագույն արագությամբ միմյանց հանդիպակաց շարժվում են ավտոմեքենաները` մասնիկները. բախվելու արդյունքում դրանք կտոր-կտոր են լինում, ու այդ դետալներն ուսումնասիրելով` գիտնականները գալիս են եզրակացության ֆունդամենտալ մասնիկների մասին։

Որքան ծանր է մասնիկը, որքան կարճ է նրա կյանքի տևողությունը (այն շատ արագ տրոհվում է ավելի թեթև մասնիկների), այնքան մեծ էներգիա է պետք այն հայտնաբերելու համար։ Որքան մեծ էներգիա է պետք, այնքան երկար պետք է լինի կոլայդերի խողովակը։ Մեծ ադրոնային կոլայդերի հիմնական օղակի երկարությունը կազմում է 26 659 մետր, ինչի շնորհիվ մասնիկները բախվում են մինչև 13 տրիլիոն էլեկտրոն-վոլտ էներգիաներով. դա աներևակայելի մեծ թիվ է։ Այն գտնվում է Ժնևից ոչ հեռու` Ֆրանսիայի ու Շվեյցարիայի սահմանին։

Մեծ ադրոնային կոլայդերի կառուցումը տևել է տասը տարի, այն սկսել է աշխատել 2008թ-ից։ Դրա կառուցմանն ու աշխատանքներին մասնակցել է ավելի քան 10 000 ինժեներ ու գիտնական աշխարհի 100 երկրներից։ Միայն կառուցման համար ծախսվել է $9 մլրդ, չհաշված հետագա շահագործման ու մոդեռնիզացիայի ծախսերը։ Բայց Բնության մեջ կան գաղտնիքներ, որոնք անգամ Մեծ ադրոնային կոլայդերը չի կարող գտնել։

Ջեյմս Վեբի տիեզերական աստղադիտակ 

Քաղաքների աճի հետ մեկտեղ աճում է նաև լուսային աղտոտվածությունը, ինչը խոչընդոտում է ճշգրիտ աստղագիտական դիտարկումներին։ Լավագույն լուծումը աստղադիտարանը բաց տիեզերք հանելն է, ինչպես Հաբբլի ուղեծրային աստղադիտակի դեպքում էր. այն սկսել էր աշխատել 1990-ին, ու 34 տարիների ընթացքում ծախսերը հասել են $10 մլրդի։ 

Ջեյմս Վեբի աստղադիտակն ավելի հավակնոտ է։ Միայն սարքի մշակման վրա արդեն ծախսվել է ավելի քան $8 մլրդ։ Աստղադիտակը տեսնում է այն, ինչ Հաբբլը չի կարող տեսնել. Տիեզերքի առաջին աստղերի ու գալակտիկաների առաջացումը, ինչպես նաև ոչ մեր Արեգակնային համակարգի մոլորակների (էկզոմոլորակների) մթնոլորտի մանրամասն բաղադրությունը, ինչը թույլ է տալիս գնահատել` արդյո՞ք այդ մոլորակների վրա կարող է կյանք լինել։

2021-ի դեկտեմբերի 25-ին Ջեյմս Վեբի տիեզերական աստղադիտակը սկսեց իր աշխատանքը Երկրից մոտ 1.5 մլն կմ հեռավորության վրա, ու այս ընթացքում արդեն իսկ բազմաթիվ հետաքրքիր գիտական արդյունքներ է ցույց տվել` ի դեմս Տիեզերքի գոյության շատ վաղ շրջանի գալակտիկական օբյեկտների։ Ի տարբերություն Հաբբլի 2.4 մետր տրամագծով հայելու, Ջեյմս Վեբի աստղադիտակի հայելու տրամագիծը 6.5 մետր է, ինչի շնորհիվ սարքը շատ ավելի զգայուն է։ 

ITER

Միջուկային էներգետիկան, իհարկե, լավ է, բայց ինժեներների ու գիտնականների մեծագույն երազանքը ջերմամիջուկային էներգետիկան է։ Սովորական ատոմակայաններում էներգիան անջատվում է ռադիոակտիվ նյութի տրոհման արդյունքում, սակայն հիպոթետիկ ջերմամիջուկային ռեակտորում էլ ավելի շատ էներգիա պետք է անջատվի նյութի ձուլման արդյունքում, ճիշտ նույն կերպ, ինչպես Արեգակն է էներգիա անջատում` ջրածնի ատոմների ձուլման հետևանքով։ Կարճ ասած, ջերմամիջուկային ռեակտորը պետք է կարողանա իր մեջ ստեղծել ու որոշ ժամանակ կայուն պահել միկրոսկոպիկ արեգակներ։ 

Իսկ դա շատ բարդ խնդիր է։ Նյութը պետք է հասցնել ջերմաստիճանի ու ճնշման, որի պայմաններում կսկսվեն ձուլման ռեակցիաներ, ու այդ վիճակում կայուն պահել, ինչն էլ ավելի բարդ է։ Ընդ որում, ձուլման պրոցեսները սկսելու վրա ծախված էներգիան պիտի ավելի քիչ լինի ձուլման ընթացքում անջատվող էներգիայից, հակառակ դեպքում դրական էներգետիկ ելք չի ստացվի։ Բայց եթե ստացվի, ջերմամիջուկային էներգետիկան, որը կարող է աշխատել անգամ սովորական ջրով, պոտենցիալ կարող է լուծել մարդկության բոլոր էներգետիկ խնդիրները։ 

Դա հասկանալու համար էլ կառուցվում է Միջազգային ջերմամիջուկային փորձնական ռեակտորը (ITER) Ֆրանսիայում։ 2025-ի ավարտից այստեղ անցկացվելիք գիտափորձերը պետք է ցույց տան, արդյոք ջերմամիջուկային էներգետիկան կիրառելի է կոմերցիոն նպատակներով։ Կառուցման ավարտին այն կլինի այժմ գոյություն ունեցող շուրջ 100 ջերմամիջուկային ռեակտորներից խոշորագույնը։ Ու ծախսերի գնահատականներն էլ տատանվում են շատ լայն միջակայքում` $18-ից $65 մլրդ։ Այսպիսով, կառուցումից հետո ITER-ը կդառնա պատմության մեջ ամենաթանկարժեք գիտական սարքավորումը։ 

Արման Գասպարյան