Чудотворець Ілон і невичерпне джерело енергії. Очікувані прориви в науці 2020-х років

Майбутнє десятиліття стане проривним у багатьох галузях науки. Ми побачимо, як розпечена плазма потече у величезному термоядерному реакторі. Перші люди зіллються з комп’ютерами і розділять свої думки на аналогові і цифрові. Американці знову висадяться на Місяці, айлон Маск відправить колоністів на Марс. Нам хочеться у все це вірити, нехай частка скепсису щодо всіх цих подій біса висока. Розповідаємо про головні події в науці нового десятиліття, які змінять наше життя.

Термоядерний реактор

Палаюча плазма — енергія від заряджених частинок, створена реакцією ядерного синтезу. Аналогічна тій, що лежить в основі існування Сонця та інших зірок. Укласти цей практично нескінченний (за мірками людини) джерело енергії в клітку — блакитна мрія не одного покоління фізиків.

У грудні 2025 року запустять в експлуатацію перший по-справжньому потужний термоядерний реактор — International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Він стане важливим «кроком у подоланні розриву між нинішніми розумінням і знаннями, необхідними для проектування та експлуатації термоядерних електростанцій в якості безпечних та сталих джерел енергії», пишуть провідні експерти в питаннях термоядерного синтезу.

ITER — це експериментальний термоядерний реактор. Він не буде генерувати енергію, всі його тепло буде розсіюватися в атмосфері. Він буде працювати імпульсно, надасть науковцям унікальну можливість вивчити горіння плазми, розробити інструменти, необхідні для її кращого розуміння, і підтвердити прогнози.

 

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

 

Реактор зможе генерувати 500 МВт потужності протягом більше 300 секунд. Раніше потужність, яка досягалася на термоядерних установках, не перевищувала 16 МВт (Joint European Torus у Великобританії). Експерименти дадуть фундаментальні відповіді на питання, які мають центральне значення для перспектив синтезу.

У 2010 році стартував проект Compact Fusion Reactor (CFR). Його розробляють в Skunk Works — секретної лабораторії Lockheed Martin, яка частіше працює над авіаційними військовими проектами. В результаті повинен вийти компактний термоядерний реактор, який стане помітно більш дешевою альтернативою ITER.

Передбачалося, що CFR зможе поміститися в великий вантажівка і буде важити близько 20 тонн, але пізніше ці припущення були скориговані. Нові параметри приблизно такі: 18 метрів в довжину 7 метрів у діаметрі та близько 2 тис. тонн ваги.

Своє штучне сонце в 2020 році повинен запустити і Китай. Токамак HL-2M розташований у місті Лешан, і… інформації про нього в англомовному інтернеті зовсім небагато.

Редагування геному

У 2012 році технологія генетичних ножиць CRISPR-Cas9 увірвався на світову сцену дослідної медицини. Генетики навчилися вирізати шкідливі мутації ДНК. Розробка викликала фурор у науковому середовищі, так як є більш дешевим, швидким, точним і ефективним з існуючих методів редагування геному. Цей метод підгледіли у бактерій, які таким чином відключають віруси, розрізаючи їх ДНК в потрібному місці.

У всіх заголовках ЗМІ під кінець минулого десятиліття прогриміла історія китайського дослідника, який застосував ці генетичні ножиці до ембріонам, щоб зробити їх несприйнятливими до ВІЛ.

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

Бунтівний вчений Хе Цзянькуй

Тим не менше ця технологія залишається розвивається. Редагування генома може стати чарівною паличкою в лікуванні і профілактиці захворювань людини. Але поки досліди проводяться переважно на клітинах і тварин. Адже якщо ножиці схиблять і відріжуть не свою мету, то порушать природну роботу геному і можуть потенційно призвести до розвитку раку. Досліди по редагуванню первинних статевих клітин та ембріонів поки перебувають під забороною в багатьох країнах.

Ми хочемо вірити, що в найближче десятиліття безпеку цього методу редагування геному людини буде остаточно доведена, а в рецензованих журналах будуть опубліковані підсумки тестування технології на людях. Наприклад, Editas Medicine декларувала, що візьметься за випробування своїх розробок на основі CRISPR-Cas9 для лікування рідкісного спадкового захворювання сітківки — амавроза Лебера, яке призводить до повної втрати зору. У листопаді 2018 року компанія отримала дозвіл на клінічні випробування.

У другій половині 2020-го можуть початися клінічні випробування компанії Intellia Therapeutics, яка в якості ворога вибрала амілоїдоз — накопичення аномальних білків у тканинах.

Космічне око

У сфері космічних польотів у нас куди більше ясності щодо проривів. Так, є заплановані опорні точки на 20-е роки нинішнього сторіччя.

30 березня 2021 року нарешті має відбутися запуск багатостраждального космічного телескопа імені Джеймса Вебба. Пристрій за 10 років має провести понад 2 тис. спостережень за планетами і малими тілами всередині Сонячної системи, за екзопланетами, галактиками та іншими вселенськими штуками. Передбачається, що за допомогою нового телескопа астрономи зможуть розглянути світ перших зірок, утворених після Великого вибуху.

 

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

 

Апарат спочатку планували запустити ще в 2007-му, але терміни постійно зсувалися: виготовлення оптичної системи для телескопа виявилося вкрай складним завданням, а бюджет під це незабаром майже доріс до $10 млрд.

Колонізація Місяця

Десь в середині 2020-х років американці в рамках місії «Артеміда» збираються повернутися на Місяць, з часом облаштувати там жиле поселення і створити фундамент під освоєння Марса. За форсування цього проекту дбає адміністрація Дональда Трампа. Завдання американський президент поставив у 2019 році: висадка повинна бути здійснена в 2024-м.

В кінці 2022 року відбудеться пілотований орбітальний обліт супутника Землі. Його планують здійснити з допомогою ракети-носія Space Launch System і корабля Orion. Першу сходинку SLS вже можна було спостерігати зовсім недавно під час її перевезення для проведення випробувань.

 

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

 

Успіх програми дозволить розпочати будівництво міжнародної навколомісячній станції Lunar Orbital Platform-Gateway. Вона займеться вивченням Місяця і далекого космосу, а в більш далекому майбутньому стане перевалочним пунктом для космонавтів, які полетять на Марс. Остаточно станцію, за оптимістичними оцінками, можуть скласти до кінця цього десятиліття.

Колонізація Марса

Інше ласе місце для людини в цій зоряній системі також може випробувати на собі вагу його підошви. Ілон Маск більше трьох років тому пообіцяв вже в цьому десятилітті доставити людину на Марс і навіть заснувати там повноцінну колонію, яка зможе підтримувати своє існування. Як правило, план американця надзвичайно амбітний і швидкоплинний: висадка людини на Червону планету повинна відбутися в 2024 році. За підсумком все може розтягнутися на шкалі на куди більший проміжок.

У листопаді 2019-го Маск поділився оновленим планом колонізації Марса, згідно з яким туди доведеться відправити близько тисячі космічних кораблів Starship. За 20 років вони доставлять на Червону планету вантажі, інфраструктуру і поселенців.

 

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

 

Найближчим часом компанія SpaceX планує розпочати тестування космічного корабля Starship висотою 118 метрів і місткістю до сотні людей. У поточному році він повинен з туристами на борту облетіти навколо Місяця. Що з цього вийде, побачимо зовсім скоро.

Створення квантового комп’ютера

В кінці 2019 року Google заявила про досягнення «квантового переваги» — переломного моменту, коли квантовий комп’ютер може вирішити задачу, яка практично не під силу класичного комп’ютера. Фахівці компанії стверджують, що їм вдалося за 3 хвилини і 20 секунд завершити обчислення, на яке у традиційного комп’ютера пішло б близько 10 тис. років. Але система Google вміє виконувати тільки один розрахунок і не є універсальною.

Квантові комп’ютери для обробки даних використовують явище квантової суперпозиції. Якщо звичайний комп’ютер оперує значеннями 0 і 1, то квантові оперують кубітами, які мають одночасно значення і 0, і 1, що радикально збільшує швидкість роботи. Створення першого цього квантового комп’ютера називають ключем до світу цифрового майбутнього.

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

Глава Google позує біля квантового комп’ютера

Досягнення Google незабаром було оскаржене фахівцями IBM, первісна публікація про дослідження була видалена. Багато експертів вважають, що результати експерименту були перебільшені і не мали практичного застосування.

Тим не менш потенціал квантових комп’ютерів вважається чи не безмежним. Особливо на тлі швидкодії сучасних суперкомп’ютерів. Квантовий комп’ютер зможе клацати зашифровані самими сучасними криптографічними алгоритмами повідомлення, і у світі не залишиться нічого прихованого. Для того, хто першим створить не експериментальний, а робочий квантовий комп’ютер.

Але до тих пір вченим доведеться вирішити дуже багато практичних задач в різних областях фізики. Незважаючи на всі складності, фахівці дивляться в майбутнє зі стриманим оптимізмом. Віце-президент IBM назвав три-п’ять найближчих років як момент появи перших комерційних квантових комп’ютерів.

Інтерфейс «мозок — комп’ютер»

Ідеєю поєднати мозок людини і комп’ютер останні десятиліття марять і фантасти і вчені. Тим не менш можливість імплантувати в людський мозок міць сучасного комп’ютера як притягує, так і лякає. В першу чергу інтерфейси «мозок — комп’ютер», стали б у нагоді людям, які за тих чи інших причин частково обмежені в пересуваннях.

Ілон Маск добрався і до нейроинтерфейсов. У 2016 році він заснував компанію Neuralink, яка займається перспективними розробками в цій сфері. Минулого літа вона показала свої напрацювання: гнучкі, тонше людської волосини «нитки», за яким мозок буде обмінюватися сигналами з машиною, нейрохірургічного робота, здатного акуратно вводити ці нитки в людський мозок, а також чіп, який вміє читати, очищати і підсилювати сигнали мозку.

 

Чудотворец Илон и бесконечный источник энергии. Ожидаемые прорывы в науке 2020-х годов

 

Технологію вже протестували на щурах та мавпах. Маск згадав, що деякі тварини були здатні керувати комп’ютерною програмою лише за допомогою сили свого мозку, але в подробиці експериментів вдаватися не став. У другому кварталі 2020 року після отримання дозволу від регулятора компанія планує почати тестування технології на людях.

Як і будь-дітище Маска у різних галузях науки, Neuralink поки голосніше всіх заявляє про себе у сфері нейроинтерфейсов. Але розробки тривають і іншими компаніями. Наприклад, Second Sight в 2017 році отримала схвалення на клінічні випробування свого імпланта, який здатний звернути часткову або повну втрату зору. Чіп імплантують в кору головного мозку, він стимулює нейрони зорової кори і допомагає пацієнтам побачити хоч щось.

Чекаємо гучних новин і проривів в 2020-х роках.

Свої побажання та побоювання, свої найщиріші вітання та обурення Ви можете надсилати безпосередньо до Столиці Світу на [email protected]. Ми раді допомогти всім, хто радий допомогти нам. Щира подяка, пані та панове!

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *