Se potessimo investire 600 miliardi di dollari in scienza e tecnologia …..

Ecco  cinque incredibili progetti scientifici realizzabili utilizzando in  favore della scienza e della tecnologia i 600 miliardi di dollari che il governo degli Stati Uniti spende ogni anno per la difesa

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Istituto Nazionale di Ricerca sulla Fusione, Corea Il plasma al centro del reattore di fusione è così caldo che non emette luce; è visibile solo il plasma più freddo situato presso le pareti. Si notano indizi dell’interazione magnetica fra il plasma caldo e quello freddo.

 

In una ideale classifica mondiale delle nazioni, elencate secondo le dimensioni dei loro budget militari, i primi della lista sono ovviamente gli Stati Uniti d’America, che spendono per la difesa più dei successivi dieci paesi della lista messi insieme: la stima è $600 miliardi annui (€504 mld). Invece gli interi bilanci della NASA e della National Science Foundation, combinati, ammontano solo a circa $25 miliardi (€21 mld), vale a dire circa il 4% del bilancio militare. Molti astronomi, astrofisici, ingegneri e scienziati di tutte le opinioni possono solo sognare i vantaggi che un lieve aumento dei propri bilanci potrebbe portare. Si tratta comunque di sogni piccoli, di scarso impatto.
E se invece, per una volta,  potessimo sognare in grande? Sognare il giorno in cui si investirà nella ricerca pacifica per il bene dell’umanità nella stessa misura in cui si è investito in guerra, difesa e armi? Se il bilancio per lo spazio e la scienza aumentassero fino a $600 miliardi, in luogo o in aggiunta a quanto si spende per le armi, ciò che potremmo ottenere sarebbe straordinario. Ecco cinque scenari realizzabili disponendo di fondi pari a un solo anno del bilancio del Pentagono.

 

Direzione PPPL, Università di Princeton, Dipartimento Energia, progetto FIRE. Un dispositivo di fusione basato su plasma contenuto magneticamente. La fusione calda è un processo scientificamente valido, ma ancora non ha raggiunto il punto di soglia critica.

Il Santo Graal dell’energia

Ovvero un reattore a fusione nucleare con produzione netta di energia. Anche se ci sono molti diversi metodi per ottenere la fusione nucleare, la strada più promettente è quella del contenimento magnetico. Il consorzio internazionale ITER, che prese le mosse addirittura all’epoca di Reagan e Gorbaciov, prevede di ultimare la costruzione del reattore nel 2019, dopo un investimento totale di circa €20 miliardi. Dopodiché occorrerà un altro decennio per far funzionare correttamente il plasma, e negli anni ‘30 di questo secolo potrebbe essere superata la soglia critica, fondendo insieme deuterio e trizio.
Sotto molti aspetti, l’unico ostacolo al poter disporre della fusione nucleare per uso civile già oggi è l’investimento iniziale, che è ammortizzabile solo in un periodo incredibilmente lungo. Per il costo della spesa militare di un singolo anno, non solo potremmo ottenere la fusione nucleare, ma potremmo anche dimensionarla e rivoluzionare così il modo in cui gestiamo elettricità ed energia sulla Terra. È il Santo Graal dell’energia, e l’ostacolo maggiore alla sua scoperta non è la fisica, lo è piuttosto  la mancanza di investimenti.

 

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La superficie di Marte, con la sua sottile atmosfera, fotografata dall’orbiter Viking negli anni ‘70. Pur con le difficoltà associate alla vita sul Pianeta Rosso, una colonia umana potrebbe avere successo con solo $50 miliardi (€42 mld).

Colonie su Marte

Costruire almeno quattro distinte colonie su Marte. Esseri umani su Marte? L’unica cosa che ci ferma sono la scarsità dei finanziamenti, perlomeno dagli anni ‘90. Con un costante investimento da $50 a $150 miliardi (€42-124 mld) totali nell’arco di 10 anni, potremmo far arrivare sulla superficie marziana un sacco di attrezzature e poi un equipaggio umano, che resterebbe lì da 6 a 18 mesi prima di tornare a casa. Oppure con i fondi equivalenti di spesa militare statunitense potremmo fondare quattro distinte colonie extraterrestri. Se non lo abbiamo ancora fatto dipende dalla mancanza di finanziamenti.

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Lucas Braun, utente di Wikimedia Commons. Due tecnici installano dei pannelli fotovoltaici inclinati su un tetto nello Stato di New York. Con meno di $5000 (€4200) si può ora acquistare un piccolo impianto da 2 kW.

 

Un impianto a energia solare da 2000 Watt per ogni famiglia americana

Molte tecnologie rivoluzionarie sono provviste di energia solare, dalle finestre trasparenti alle coperture e rivestimenti degli edifici. La tecnologia solare più efficiente e più economica resta comunque il pannello solare. Impianti in grado di generare circa 2000 Watt costano adesso meno di $5000 e l’energia prodotta è stimabile in 175-375 kWh al mese. Gli Stati Uniti contano circa 125 milioni di nuclei familiari, per cui un fondo da $600 miliardi garantirebbe a ciascuno di essi uno di tali impianti. Considerato che l’americano medio consuma 920 kWh al mese, non si risolverebbe il problema energetico, ma di certo si ridurrebbero drasticamente il carico sulla rete elettrica e il consumo di combustibili fossili. E l’effetto sarebbe immediato, o perlomeno rapido quanto la velocità di fabbricazione di un numero così  tanti pannelli solari. 

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Un nuovo acceleratore di tipo lineare oppure circolare ma di dimensioni pari alla circonferenza della Terra, farebbe impallidire le energie sviluppate dall’LHC, del CERN di Ginevra. Ma non darebbe la garanzia di nuove scoperte

 

Un acceleratore di particelle 40 volte più potente dell’LHC

Allora, vi siete divertiti con l’LHC? Ha fatto collidere i protoni a 14 TeV di energia in un tunnel sotterraneo lungo 27 chilometri, al costo totale di circa $10 miliardi (€8,4 mld). Cosa potremmo costruire per 60 volte quella cifra? Che ci crediate o no, sono solo due i parametri che determinano il livello di energia al quale si può far correre i protoni nel nostro acceleratore circolare: la forza degli elettromagneti usati per spingerli e la circonferenza dell’anello.
Per $600 miliardi potremmo costruire un tunnel di circa 1000 chilometri e far collidere i protoni a oltre 500 TeV. Se la tecnologia degli elettromagneti continuasse a migliorare, potremmo infine superare la frontiera dei PeV (1 PeV = 1000 TeV). Il passo successivo, sarebbe il Fermitrone, immaginato per la prima volta da Enrico Fermi, ossia un acceleratore di particelle di circonferenza pari a quella dell’intero pianeta. Se l’LHC scoprirà qualcosa d’altro dopo il bosone di Higgs, ci sarà una forte motivazione ad approfondire il livello successivo della frontiera energetica.

 

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G. Snyder, STScI /M. Postman, STScI. Visione simulata della stessa porzione di cielo, a parità di tempo di osservazione, con l’Hubble (a sinistra) e il LUVOIR (a destra). La differenza è mozzafiato semplicemente incrementando la capacità di raccolta della luce di un fattore di 40 avremmo  un “super-Hubble” oltre 100 volte più potente di quello di oggi.

Un “Super Hubble”, oltre 100 volte più potente di quello attuale 

Il Telescopio Spaziale Hubble è stato un osservatorio rivoluzionario e sotto molti aspetti è tuttora il migliore nei campi dell’astronomia e dell’astrofisica. Ma con solo 2,4 metri di diametro ha già raggiunto la massima risoluzione. Anzi, per vedere oggetti dieci volte più fiochi, dovrebbe osservarli per un tempo 100 volte più lungo! Invece, se costruissimo un telescopio spaziale di diametro dieci volte più grande, cioè 24 metri, non solo la risoluzione decuplicherebbe, ma basterebbero due ore per vedere ciò che l’Hubble vede in una settimana.

Il Telescopio Spaziale James Webb, con la sua struttura segmentata, lo schermo solare e la tecnologia robotica e automatizzata, fungerebbe da banco di prova di una tale missione, ma il fattore limitante restano i finanziamenti. Per ottenere le dimensioni, la qualità delle immagini e le capacità di lancio e manutenzione necessarie per un gigante del genere è necessario un investimento massiccio. Per $600 miliardi saremmo in grado di raggiungere un diametro compreso fra 30 e 40 metri, ma “100 volte più potente dell’Hubble” secondo una stima addirittura prudente. Il telescopio e le tecnologie che svilupperemmo sarebbero rivoluzionarie per l’Umanità come lo sono stati quelli del programma Apollo ai suoi tempi.

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Mars One. Un’illustrazione di come potrebbe apparire una colonia umana su Marte, anche se costruita con pochi fondi.

 Ovviamente per molto ma molto meno di $600 miliardi, potremmo dare uno straordinario contributo verso la realizzazione di ognuna di queste possibilità simultaneamente. ITER, il Reattore Termonucleare Sperimentale Internazionale, è ancora in costruzione con un costo totale stimato di $40 miliardi (€33,6 mld), che comprende tutte le spese per l’intera durata, che si estenderebbe negli anni ‘30 di questo secolo. Gli impianti solari da 2 kW per i tetti sono disponibili in commercio per meno di $5000 cadauno e taglierebbero la bolletta elettrica media del 25% in ogni mese di funzionamento. Il costo di superacceleratori “piccoli” è stimato in $20-40 miliardi e si otterrebbero livelli energetici molto maggiori di quelli dell’LHC. 

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Il concept design del telescopio spaziale LUVOIR lo collocherebbe nel punto L2 del sistema Sole-Terra, dove lo specchio primario di 15.1 metri si aprirà e comincerà a osservare l’Universo, portandoci innumerevoli ricchezze scientifiche e astronomiche.

Infine il costo del LUVOIR, la proposta di telescopio spaziale più ambiziosa con una capacità di raccolta della luce 40 volte superiore a quella dell’Hubble, sarebbe probabilmente di circa $15 miliardi.

I costi per realizzare i nostri sogni scientifici sono, giustamente, astronomici, ma ci ripagherebbero in misura ancora maggiore. Nell’arco di una sola generazione un investimento scientifico e tecnologico di questa portata potrebbe trasformare il nostro mondo come mai prima d’ora. Un solo anno di spesa militare – la cifra stratosferica di 600 miliardi di dollari – farebbe raddoppiare gli investimenti nello spazio e nella ricerca scientifica di base per i prossimi 25 anni. Farebbe molto di più che “fare di nuovo grande l’America”. Renderebbe il mondo miglore come nient’altro potrebbe, e in un modo mai visto prima dall’Umanità.

 

Titolo originale: 5 Incredible Advances Science Could Buy With The Government’s $600B Military Budget – Scritto da Ethan  Siegel e pubblicato su Forbes il 1 novembre 2017.

L’astrofisico e scrittore Ethan Siegel è fondatore e autore principale del blog Starts With A Bang! I suoi libri Treknology e Beyond The Galaxy sono disponibili in commercio.

 

Traduzione di FAUSTO MESCOLINI

Editing ROBERTO FLAIBANI, DONATELLA LEVI

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