5 dự án nghiên cứu khoa học tiêu nhiều tiền nhất

Một nhóm chuyên gia quốc tế đã cùng nhau tìm hiểu chi phí của 5 dự án khoa học đắt nhất hành tinh. Dự án nhỏ nhất trong số này cũng cần tới cả tỉ USD.

Trạm vũ trụ quốc tế (ISS): 157 tỷ USD

Đây là một tổ hợp công trình dành cho mục đích nghiên cứu không gian trên quỹ đạo gần trái đất, được coi là "vệ tinh" nhân tạo đồ sộ nhất từ trước tới nay vì to như một sân bóng đá. Năm cơ quan không gian của các nước Mỹ (NASA), Liên bang Nga (RKA), Nhật Bản (JAXA), Canada (CSA) và 10 trong số 17 thành viên của cơ quan vũ trụ châu Âu (EKA) cùng hợp tác để tạo dựng nên ISS. Xem chi tiết ở đây.

Cấu hình năm 2012 của ISS. Ảnh: NASA/ESA

ISS được coi là kết quả của sự hợp nhất hai dự án lớn, nhưng thiếu kinh phí để có thể thực hiện riêng biệt là trạm vũ trụ Tự do (Freedom) của Mỹ và trạm vũ trụ Hòa bình 2 (Mir-2) của Nga. Nó được khởi đầu từ 1988 và dự kiến kết thúc trong năm nay.

ISS là trạm vũ trụ duy nhất có người thường trực để thực hiện các công việc nghiên cứu. Nó cũng được coi là trạm dừng chân đa năng dành cho các chuyến bay giữa các vì sao trong tương lai. Thí dụ, theo dự kiến, chuyến bay đầu tiên có người lái lên sao Hỏa sẽ được tiến hành vào năm 2030. Thời gian bay từ trái đất tới đó và trở về là khoảng 500 ngày đêm. Vì thế, trên con tàu vũ trụ bay lên sao Hỏa dứt khoát phải có một nhà kính riêng để cung cấp cho các phi hành gia các vitamine, vi chất và các chất xơ.

Hiện nay trên ISS đã có nhà kính Lada đảm bảo các điều kiện giống hệt như trên mặt đất cho các thực vật sống trong điều kiện không trọng lượng. Tuy nhiên chỉ có thực vật mới có thể sống mà không cần tới lực hấp dẫn.

Máy gia tốc hạt lớn (LHC): 10 tỷ USD

Đây là máy gia tốc hạt lớn nhất và cung cấp gia tốc mạnh nhất thế giới ở thời điểm hiện nay. Nó được thiết kế để tạo ra va chạm trực diện giữa các tia proton (một trong những loại hạt cơ bản) với động năng cực lớn. Mục đích chính của nó là phá vỡ những giới hạn và mặc định của mô hình chuẩn - những lý thuyết cơ bản hiện thời của vật lý hạt.

Chiếc máy này được cho là đã giúp tìm ra sự tồn tại của hạt Higggis. Những kết quả nghiên cứu từ LHC có thể chứng minh những dự đoán từ trước cũng như những liên kết còn thiếu trong mô hình chuẩn, và giải thích được những hạt sơ cấp khác có được những đặc tính như khối lượng như thế nào.

Về bản chất, LHC là kính hiển vi khổng lồ, do Tổ chức Nghiên cứu Hạt nhân châu Âu (CERN) chế tạo. Nó được chứa trong một đường hầm vòng tròn với chu vi 27 km, nằm ở độ sâu từ 50 đến 175 m dưới mặt đất. Đường kính hầm là 3,8 m, có cấu trúc bê tông, được xây dựng trong các năm từ 1983 đến 1988.

Đường hầm này có 4 điểm chạy cắt qua biên giới Pháp – Thụy Sĩ, giữa núi Jura và dãy Alps gần thành phố Geneva, với phần lớn nằm trên nước Pháp. Trên mặt công trình bao gồm rất nhiều thiết bị hỗ trợ như máy nén, quạt gió, các thiết bị điện tử điều khiển và các thiết bị làm mát được đặt nằm bên dưới mặt đất.

Dự án xây dựng LHC được cung cấp kinh phí và chế tạo với sự tham gia cộng tác của trên 8000 nhà vật lý của 15 quốc gia cũng như hàng trăm trường đại học và phòng thí nghiệm.

Mặc dù trên các phương tiện truyền thông hay thậm chí tòa án có nhiều thắc mắc về tính an toàn của máy LHC, các nhà khoa học đều đồng quan điểm rằng các thí nghiệm va chạm hạt của chiếc máy này sẽ không gây ra nguy hiểm nào.

Kính thiên văn vũ trụ James Webb (JWST): 6,8 tỷ USD

Đây là thiết bị thay thế cho kính thiên văn vũ trụ Hubble. JWST mang tên nhà khoa học James E. Webb (1902-1992), vị Giám đốc thứ hai của NASA (từ 1961 tới 1968).

Theo dự kiến cũ, JWST sẽ đưa vào hoạt động trong không gian bằng tên lửa Ariane-5 khoảng tháng 9/2015. Tuy nhiên, những tính toán mới cho thấy, có thể nó sẽ được phóng muộn sau 2017 với kinh phí lớn hơn dự kiến ban đầu tới 4 lần!

Hệ thống gương hội tụ của JWST. Ảnh: NASA

JWST làm việc ở dải hồng ngoại, có nhiệm vụ săn lùng những thiên thể tối, nhỏ và mờ nhạt vốn rất khó tìm thấy với điều kiện thông thường. Ngoài ra, nó cũng quan sát những vật thể phát ra bước sóng lệch về phía dải hồng ngoại, hoặc các vật thể bị che khuất bởi các vụ nổ trong vũ trụ.

Bộ chống nhiễu của nó bao gồm 5 tấm phim lọc, làm từ hợp chất nhôm và polymer, dùng để chống lại ảnh hưởng của ánh sáng mặt trời. Một khi JWST được đưa vào hoạt động, vũ trụ sẽ hiện hình trước mắt các nhà thiên văn học với những đường nét chi tiết và tinh tế hơn trước rất nhiều.

Kính hội tụ của JWST gồm 18 gương lục giác có đường kính mỗi tấm là 1,3 m. Mặt sau được làm mòn bằng axit để loại trừ các kim loại lạ có thể bám vào. Các tấm gương này hội tụ ánh sáng mạnh hơn kính thiên văn Hubble đến 7-8 lần.

Trung tâm khai hoả quốc gia (NIF): 4,2 tỷ USD

Người Mỹ đã bỏ ra 12 năm xây khu thử nghiệm National Ignition Facility để tạo phản ứng nhiệt hạch bằng sử dụng tia laser. NIF thuộc Bộ Năng lượng và được đặt ở California, tại Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL: Viện Thí nghiệm quốc gia Livermore mang tên nhà vật lý Ernest Lawrence). Giám đốc dự án này là ông Edward Moses. Công việc xây dựng hoàn tất vào ngày 31/3/2009.

NIF là một phức hợp rộng hơn 2 sân vận động, tại đó có một quả cầu đường kính to 10 m. Trung tâm trong quả cầu khổng lồ là một quả cầu nhỏ xíu đường kính gần 2 mm chứa 150 mg hợp chất deuterium và tritium. Đó chính là loại hợp chất được sử dụng trong bom khinh khí (bom H).

Quả cầu khổng lồ của NIF. Ảnh: Maps.vnqconline

Các nhà khoa học phóng tới quả cầu siêu nhỏ 192 tia laser công suất tới 500 nghìn tỉ oát, tức là gấp một nghìn lần năng lượng mà cả nước Mỹ sử dụng trong một năm. Các tia laser làm nóng quả cầu lên tới mức áp suất bên trong nó lớn gấp 100 tỉ lần áp suất ngoài trời và nhiệt độ nhảy lên mức 100 triệu độ C (ở trung tâm mặt trời nhiệt độ cũng chỉ ở mức 15 triệu độ C). Kết quả là nảy sinh phản ứng nhiệt hạch. Một quả bom H nhỏ xíu sẽ nổ tung. Giống như sinh ra một ngôi sao tí hon mới.

Cho tới hiện nay, các nhà nghiên cứu mới tạo được ngôi sao tí hon cháy sáng trong một phần tỉ giây. Chắc chắn phải mất rất nhiều công sức nữa mới có thể tạo nên một ngôi sao cung cấp năng lượng vĩnh cửu. Đó là một nhiệm vụ khó khăn nhưng về mặt lý thuyết, không “bất khả thi”.

Thống kê sinh vật biển (CoML): hơn 1 tỷ USD

Từ năm 2000, hơn 2000 nhà khoa học từ 80 quốc gia đã bắt tay vào thực hiện dự án Census of Marine Life nhằm thống kê tất cả các loài sống trong đại dương, từ Bắc Cực cho tới các vùng nhiệt đới, từ các sinh vật phù du cho tới những con cá heo khổng lồ. Họ đã công bố kết quả vào mùa thu năm 2010, với gần 6 nghìn loài sinh vật trong biển mới được phát hiện.

Một loài bẫy ruồi ở vịnh Mexico. Ảnh: Ian MacDonald

Theo CoML, vi sinh vật chiếm từ 50 tới 90% các loài sống trong đại dương. Tổng khối lượng của sinh vật biển có thể sánh ngang với khối lượng của 240 triệu chú voi châu Phi cộng lại.

Loài sinh vật phổ biến nhất trong đại dương là động vật giáp xác (19%). Tiếp theo là động vật thân mềm (17%). Các loài cá, kể cả cá mập, chỉ chiếm 12%. Và chỉ có 2% sinh vật biển là thuộc dạng "các động vật có xương sống khác" - đó là các loại cá voi, sư tử biển, hải cẩu, rùa và hải tượng.

Khoa hoc