Mokslo ir technologijų pasaulis

8. „Gerald R. Ford“ klasės lėktuvnešis

Valstybė: JAV.
Orientacinė projekto vertė: 8.1 milijardai JAV dolerių.

„Gerald R. Ford“ klasės lėktuvnešiai turės atstovauji naujai ir tuo pačiu didžiausiai tokio tipų laivų klasei bei garantuoti JAV valstybės karaliavimą jūroje bent jau XXI amžiaus pradžioje.

Projekto darbai prasidėjo 2007 metais, pirmas naujos klasės laivas jau imtas statyti ir dienos šviesą išvys apie 2015 metus. Kiekvienas iš šių laivų bus ne mažesnės kaip 100000 tonų vandentalpos, jų ilgis sieks apie 333 metrus, o didžiausias plotis – 78 m. Energiją laivui užtikrins du branduoliniai reaktoriai, jį aptarnaus ekipažas iš 2500 žmonių, o denyje tilps daugiau nei 70 lėktuvų bei sraigtasparnių.

Nors techniniai parametrai įspūdingi, tačiau tai nebus pats didžiausias pasaulyje laivas – jeigu planai nepasikeis dar didesnį laivą-gamyklą statys pasaulinis koncernas Shell. Projektuojamo FLNG laivo ilgis sieks iki 480 metrų, o plotis – 75 metrus, laivo vandentalpa planuojama iki 600 000 tonų. Tiesa, kiek šis megalaivas kainuos, kol kas neskelbiama, tad tenka spėti, jog bendra lėktuvnešio sąmata bus didesnė.

Tuo labiau, jog „Gerald R. Ford“ klasės lėktuvnešiai pasižymės ne tik įspūdingu dydžiu, bet ir naujausiais technologiniais sprendimais, pritaikytais projektuojant branduolinius reaktorius, radarais neaptinkamą Stealth technologiją, daugybę automatikos, leisiančios gerokai sumažinti tokio laivo aptarnavimui reikalingos įgulos skaičių. O kur dar planuojamos elektromagnetinės katapultos bei kiti, slapti kariniai išradimai.

Naująjį lėktuvnešį stato kompanija Northrop Grumman, įsikūrusi Virdžinijos valstijoje. Tiesa, 6 pozicija brangiausių projektų sąraše lėktuvnešiui atiteko tik todėl, jog buvo įvertinti tik statybos kaštai – 8,1 milijardas JAV dolerių. Jeigu prie šios sumos dar priskaičiuotume neįtikėtiną 5 milijardų sumą, skirtą projektavimo darbams, lėktuvnešis neabejotinai užimtų tvirtą 5 vietą šiame sąraše.

Kol kas karinės JAV pajėgos ateityje planuoja įsigyti tris tokius lėktuvnešius.

7. Galingiausias pasaulyje dalelių greitintuvas (Large Hadron Collider – LHC)

Valstybės: Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijai (CERN) priklausančios narės
Orientacinė projekto vertė: 10-12 milijardai JAV dolerių

Pirminiame autoriaus sąraše jam vietos neatsirado, tačiau peržiūrėjus kitų projektų kainas, teko įtraukti ir LHC greitintuvą.

Turbūt tai ne tik vienas iš brangiausių pasaulyje inžinierinių projektų, bet moksline prasme pats sudėtingiausias ir neabejotinai, vienas iš pačių garsiausių. Tiesa, jo šlovės priežastys, deja, nėra tos, dėl kurių jį vertina pasaulio mokslininkai – žiniasklaidoje kiekvienas įvykis susijęs su LHC dažniausiai pateikiamas galimos pasaulinės katastrofos kontekste. Na, o kai dar žibalo į ugnį įpila įvairių mokslininkų pareiškimai apie galimas LHC sukeltas katastrofas (apie tai galite skaityti šiame bei šiame straipsnyje), ko daugiau ir reikia populiarėjimui. Nors mokslininkų bandymai nuraminti skeptikus lauktų rezultatų neatneša, tačiau žinomumo projektui tikrai nestinga. Gal ir gerai – vienaip ar kitaip, bet visuomenė seka su LHC susijusius įvykius ir bent kažkiek susipažįsta su šiuolaikinės fizikos eksperimentais ir tyrimais.

Priminsime, jog LHC statyba buvo pradėta 2001 m. ir bendra jo kaina jau siekia virš 10 mlrd. JAV dol. Projekto sudėtingumą puikiai atspindi tas faktas, jog jo kaina nuo planuotos pradinės padidėjo 4 kartus, o galutinis paleidimas vėluoja jau daugiau nei 2 metus. Tame nėra nieko keisto, žinant, jog jo tuneliuose yra beveik visa žmonijos sukurta modernioji technika.

Greitintuvas įrengtas apie 50-175 metrų gylyje po žeme, jo žiedo ilgis – 27 kilometrai. Seniau šis tunelis, pastatytas Šveicarijos ir Prancūzijos teritorijoje, buvo naudojamas kaip elektronų-pozitronų greitintuvas (Large Electron-Positron Collider – LEP).

Kuomet greitintuvas pasieks visą galingumą, jo žiedais skriejančių protonų pluoštų energija sieks 7 teraelektrovoltų galią. Tačiau tai gali įvykti ne anksčiau, nei 2011 metais – kol kas į greitintuvą bus įleidžiami „tik“ iki 3,5 TeV energijos dalelių pluoštai, kad greitintuvą valdantys specialistai įgytų saugaus darbo patirties. Greitintuvas „puse jėgos“ veiks tol, kol bus surinkta pakankamai duomenų apie jo funkcionavimą. Išanalizavus juos, energija bus palaipsniui pradėta didinti iki 5 teraelektronvoltų. Jeigu neįvyks jokių gedimų (kurių kol kas nestinga – apie tai galite paskaityti čia, čia bei čia) planuojama iki 2010 m. pabaigos LHC laikinai sustabdyti, kad inžinieriai galėtų atlikti reikiamus greitintuvo „patobulinimo“ darbus, leisiančius išvystyti iki 7 TeV energiją ir tik tuomet prasidės tikrieji eksperimentai.

Jų metu protonų pluoštai trenksis vienas į kitą milžiniška 14 teraelektrovoltų energija (du priešpriešiniai srautai po 7 TeV energijos). Mažoje erdvėje bus pasiekta 100 tūkstančių kartų už Saulę aukštesnė temperatūra. Tuo pat metu tūkstančiai jautrių detektorių fiksuos susidūrimą, o vėliau mokslininkai tirs skeveldras, ieškodami naujų elementariųjų dalelių. Visgi eksperimentų rezultatų teks laukti gana ilgai – tai lems be galo dideli duomenų kiekiai, gaunami iš kiekvieno protonų pluošto susidūrimo. Apie LHC sandarą bei veikimo principą galite paskaityti šį išsamų straipsnį bei peržiūrėti mokomąjį video siužetą (tiesa, anglų kalba).

Eksperimentų metu gautus duomenis apdoros įvairiose pasaulio šalyse esantys specialaus LHC kompiuterių tinklo „Worldwide LHC Computing Grid“ skaičiavimo centrai, su CERN sujungti 10 Gb/s spartos magistralėmis. Kiekvieną dieną LHC eksperimentų metu bus gaunama apie 27 TB informacijos, kurią 10 pirmojo lygio „Worldwide LHC Computing Grid“ mazgų, esančių įvairiose pasaulio šalyse, paskirstys 150 mokslo tiriamųjų institutų. Todėl galima sakyti, kad šiame projekte dalyvaus viso pasaulio mokslo bendruomenė. Ko mokslininkai šiuose duomenyse ieškos?

Tikimasi, kad eksperimentas atsakys į fundamentalius klausimus. Pavyzdžiui, kaip susidarė materija, kokiomis sąlygomis įvyko Didysis sprogimas ir panašiai. Jeigu pasiseks ištirti, pavyzdžiui, gravitacijos prigimtį, galbūt bus galima sukurti variklį, kuris gebės įveikti gravitaciją, ar automobilį, kuris nejaus jokio vėjo pasipriešinimo važiuojant.

Štai tiek faktų ir trumpos pažintinės informacijos apie LHC greitintuvą. Nors tai ir nėra pats brangiausias žmonijos kūrinys, tačiau neabejotinai vienas iš sudėtingiausių ir įdomiausių. Tad žinoti apie jį būtina bent kiek besidominčiam fizika ar apskritai, šiuolaikinio mokslo pasiekimais.

6. Didysis Bostono tunelis

Valstybė: JAV.
Orientacinė projekto sąmata: 14,6 milijardų JAV dolerių.

Tai viena iš įspūdingiausių pasaulio konstrukcijų, leidusi pagrindinę Bostono megapolio transporto arteriją, ėjusią miesto centru, perkelti į požeminį daugiau nei 5,6 kilometrų ilgio tunelį, talpinantį 8 juostų magistralę. Tai leido atlaisvinti centrinės miesto dalies transporto srautus ir pagaliau išsprendė ilgą laiką kamavusią nesibaigiančių kamščių problemą.

Kol kas dabartiniais skaičiavimais tai pats brangiausias JAV vykęs statybų projektas, įvairių tyrimų duomenimis apie 10-12 % sumažinęs anglies dioksido koncentraciją miesto centrinėje dalyje.

Neįtikėtinai didelę statybų sumą lėmė sudėtingos statybų sąlygos. Tunelis turėjo praeiti tiesiai po miesto centrine dalimi, kurioje buvo apstu požeminių komunikacijų, įgilintų rusių, veikiančių metro tunelių. Ir visa tai reikėjo padaryti nenugriaunant nei vieno statinio, nesustabdant jokio metro maršruto. O kur dar netikėtos grunto problemos – jame inžinieriai surasdavo ne tik kadaise sugriuvusių namų liekanas, bet ir net nuskendusių laivų (priminsime, jog Bostonas yra Atlanto vandenyno pakrantėje įsikūręs didžiulis uostas). Nežiūrint šių iššūkių, inžinieriams viskas pavyko.

Žinoma, statybų procesas nebuvo labai jau lengvas. Pirmoji tunelio dalis pastatyta 1995 metais, o jis visas užbaigtas tik 2007 metų pabaigoje. Paskaičiuota, jog kiekviena aktyvi statybų diena kainavo apie 3 milijonus JAV dolerių. Statybose dalyvavo daugiau nei 5000 žmonių, kuriems talkino daugiau nei 150 kranų, o per parą buvo išvežama apie 1200 sunkvežimių grunto.

Projekto vykdytojams teko ne tik suvaldyti milžinišką statybininkų armiją, tačiau ir spręsti netradicinius iššūkius. Pavyzdžiui, tiesiant tunelį numatytu maršrutu, teko „palįsti“ po vandenyno sąsiauriu, įsiręžiančiu į miesto gilumą. Situaciją apsunkino tai, jog 8 metrų gylyje po vandeniu ėjo labai sena, tačiau intensyviai naudojama metro linija. Traukinių eismo sustabdyti nebuvo galima. Nuspręsta tunelį tiesti 1.5 metrų aukštyje virš metro linijos. Net ir menkiausia klaida galėjo baigtis didžiule katastrofa – Atlanto vandenynas galėjo užtvindyti ne tik metro liniją, bet ir dalį miesto teritorijos.

Vėliau teko sukti galvą dėl panašios problemos, kuomet tunelis priartėjo prie traukinių stoties. Čia pagrindinė problema iškilo dėl viršutinio grunto sudėties – apie 70% viso Bostono miesto pastatyta ant nestabilaus plytų, medžio bei žemių mišinio. Po juo jau eina įprastinis gruntas, tačiau norint sutvirtinti viršutinio grunto mišinio sluoksnį, tenka gerokai pasukti galvas. Šį sykį inžinieriai surado vienintelį tinkamą būdą – grunto sušaldymą iki monolito ir tik tada buvo tęsiamos statybos.

Tiesa, net ir įvertinant tokius globalius statybų uždavinius, bendra projekto suma būtų buvusi mažesnė, jei ne „šešėlinės aplinkybės“. Tunelio statybos metu išaiškėjo ne vienas skandalingas korupcijos atvejis ir netgi įvyko kelios su šiuo projektu susijusios žmogžudystės.

5 Dubajaus dirbtinių salų kompleksas

Valstybė: Jungtiniai Arabų Emyratai.
Orientacinė projekto sąmata: 14-20 milijardų JAV dolerių.

Kuo gi garsūs Jungtiniai Arabų Emyratai (JAE)? Iki šiol savo dykumomis, didžiuliais naftos ištekliais ir auksu pertekusiais šeichais. Tačiau viso to buvo maža ir JAE valdžios palaiminimu šalia Dubajaus prasidėjo neįtikėtino masto statybų darbai – ėmė augti ištisas dirbtinių salų kompleksas.

Trys iš salų primena plokštumines palmės projekcijas  – šiltųjų kraštų simbolį. Pirmosios salos statybose dirba apie 14 000 žmonių, kurių tikslas - iki 2010 metų užbaigti 14 mlrd. $ vertės vieną iš trijų salų, pavadintų „Džameiro“ palme (Palm Jumeirah). Tačiau tai tik pirmoji iš trijų planuotų salų. Savo eilės laukia pusantro karto didesnė „Džebel Alio palmė“ ir pati didžiausia „Deiro palmė“. Apie šias salas daugiau galite paskaityti šiame mūsų jau anksčiau paruoštame straipsnyje.

Ne ką mažesnės vertės yra ir salų kompleksas „Pasaulis“, kuris buvo kurtas kaip pati prabangiausia ir prestižiškiausia gyvenamoji vieta Žemėje, apgyvendinta tik žvaigždėmis ir multimilijonieriais.

Tad kokia bendra šių projektų suma? Jeigu pavienių salų statybų kaštai siekia apie 14 milijardų JAV dolerių, tai viso bendro komplekso – bent jau 4 kartus daugiau. Tačiau skubėti priskirti milijardines sumas neverta, nes kol kas visai neaiški projekto galutinė baigtis. Prasidėjusi ekonominė krizė gerokai aptemdė sėkmingo verslo perspektyvas ir prabangių privačių salų kūrimo darbai visiškai sustojo. Vietoje įlankos vandenyse meistriškai atkurto pasaulio žemėlapio iš 300 šalių galima pamatyti tik apleistus smėlio lopinėlius – jie net nepastebimi nuo Dubajaus krantų.

Jeigu šie darbai atsinaujins, tuomet dirbtinės salos pagal savo vertę aplenks artimiausius „konkurentus“, tačiau kol kas tai lieka atviras klausimas. Ypač žinant, jog visoje JAE teritorijoje jau sustabdyta statybų už 300 mlrd. dolerių

4 „Trijų tarpeklių“ užtvanka ir hidroelektrinė

Valstybė: Kinija.
Orientacinė projekto sąmata: 24 milijardai JAV dolerių.

Tai kol kas didžiausia pasaulyje užtvanka ir tuo pačiu, galingiausia hidroelektrinė, pastatyta užtvenkus trečią pagal dydį pasaulyje Yangtze upę – jos ilgis siekia daugiau nei 6000 km. Kolosalios užtvankos statybų darbai prasidėjo 1992 metais, o oficialiai pabaigti 2007/2008 metais. Tiesa, galutinis elektrinės paleidimas buvo numatytas 2009 metais, tačiau dabar jis yra nukeltas į 2010 metus.

Apie šį neeilinį projektą mes jau esame rašę straipsnį, tad plačiai nebesiplėsime.

Priminsime, jog užtvankos gelžbetonio siena yra 2.3 km ilgio, 101 metro aukščio bei 115 metrų pločio prie pagrindo ir 40 metrų pločio sienos viršuje. Sienai nulieti prireikė 27.2 milijonų kubinių metrų betono ir 463 tūkstančių tonų plieno. Statybų eigoje iškasta apie 102.6 milijonus kubinių metrų grunto. Pilnai užtvenkus upę, vandens lygis turės pakilti iki 91 metro virš dabartinio lygio atžymos ir taip užpildyti tarp kalnų įrengtą vandens rezervuarą, kurio ilgis siekia 660 km, o plotis – 1.1 kilometro.

Kaip ir priklauso grandioziniams projektams, „Trijų tarpeklių“ užtvanka vertinama nevienareikšmiškai. Iš vienos pusės, tai daug žadantis projektas. Naujosios užtvankos paskirtis – ne tik generuoti 18 000 megavatų (tai nominali galia, o didžiausia galima gali siekti ir 24 000 MW) elektros energijos per metus, bet ir pažaboti upės stichiją (kartą per maždaug 10 metų upė labai išsilieja ir nusineša tūkstančius gyvybių) ir apsaugoti 15 mln. pakrantėje gyvenančių žmonių bei 3,7 mln. arų žemės. Tačiau jo kritikai akcentuoja, kad dėl dumblo sankaupų ir kitų problemų užtvanka nepadės kontroliuoti potvynių. Be to, kaupiant vandens rezervuarą kils visos upės lygis, todėl bus apsemta beveik 400 kv. km žemės. Teritorijoje dabar gyvena daugiau nei milijonas gyventojų, kurie turės išsikraustyti.

O kur dar jau pastebėti klimato kaitos pokyčiai – jau prieš kelis metus paaiškėjo, kad pradėjęs kilti talpyklos vanduo sumažino lietaus tikimybę šalia esančiuose rajonuose, tuo tarpu tarp toliau stūksančių Daba ir Qinling kalnų kritulių padaugėjo. Kartu su lietumi padidėjo ir debesuotumas, todėl temperatūra nukrito vidutiniškai 0,67 laipsnių Celsijaus.

Tačiau nežiūrint visų kritikų, projektas yra baigtas ir belieka sulaukti jo galutinių rezultatų.

3 Radioaktyvių liekanų saugykla „Yucca Mountain“

Valstybė: JAV.
Orientacinė projekto vertė: 57 milijardai JAV dolerių

JAV Energetikos departamentas jau nuo 1978 metų yra nusižiūrėjęs Yucca kalnus kaip idealią vietą tiek civilinių, tiek ir karinių reikmių radioaktyvių atliekų saugyklai. Ši mintis energetikams kilo tuoj po to, kai pradėjo veikti pirmoji radioaktyvių atliekų saugyklos programa.

Patys Yucca kalnai yra labai nepatogi ir sunkiai pasiekiama vieta – vadinasi, idealiai tinkama radioaktyvių atliekų saugojimui. Jie išsidėstę šiaurės vakarų kryptimi per 150 km nuo Las Vegaso miesto, pačioje Nevados valstijos dykumos gilumoje – teritorijoje, kuri ir šiaip jau yra uždrausta zona, nes joje jau senokai vykdomi slapti branduoliniai bandymai.

Yucca kalnai yra vulkaninės kilmės, todėl susideda iš storų tufo sluoksnių. Tufas – tai uoliena, susidariusi iš vulkaninių pelenų, išmestų ugnikalnio išsiveržimo metu. Smulkios dalelės susicementuoja ir uoliena tampa labai tvirta bei lengvai apdirbama, todėl vulkaninis tufas dažnai naudojamas kaip statybinė medžiaga. Tufais taip pat vadinami kitokios kilmės uolienos, kurių galima surasti ir Lietuvoje – apie tai galite paskaityti šiame straipsnyje.

Pasirodo, tiek cheminės, tiek ir fizikinės tufų savybės idealiai tinka ilgalaikiam radioaktyvių atliekų saugojimui, kuris gali užtrukti kelis šimtus tūkstančių metų – tol, kol radioaktyvios medžiagos taps nebepavojingos gyvybei.

Tačiau įrengti tokioje atokioje vietoje saugyklą – uždavinys labai sudėtingas. Tad vien jau tyrimų ir projektavimų darbai užtruko 20 metų. Tyrimų rezultatai ganėtinai dviprasmiški – kalnų struktūra, išsidėstymas, jų fizikinės savybės praktiškai idealiai tinka branduolinio kuro saugyklai. Tačiau įvertinus visus niuansus galutinė projekto suma daugiau nei įspūdinga – siektų 57 milijardus JAV dolerių.

Būtent kaina yra svarbiausias saugyklos trūkumas – vien dėl to kol kas visi darbai yra sustabdyti. Eina kalbos, jog jie taip ir neatsinaujins, o pačiam projektui teks padėti „kryžių“. Kol kas dabartinio JAV prezidento Barakos Obamos administracija atmetė bet kokį projekto darbų finansavimą, išskyrus pačių mažiausių ir pigiausiai kainuojančių. Šį rudenį kai kurie oficialūs administracijos atstovai užsiminė, jog projektas jau yra uždarytas.

2. Dirbtinių upių vagų projektas

Valstybė: Kinija.
Orientacinė projekto vertė – 62 milijardai JAV dolerių.

Pekinas užsimojo įvykdyti amžiaus projektą – planuojama koreguoti kai kurių upių tėkmę ir vandens srautus pasukti iš pietų į šiaurę. Taip tikimasi aprūpinti vandeniu augančius šiaurės rytų Kinijos didmiesčius. Orientacinė projekto vertė milžiniška – 62 milijardai JAV dolerių. Kol kas šis projektas dar svarstomas, tad realiai jo kaštai gali dar didėti. Apie patį projektą mes jau rašėme čia, tad nebesikartosime ir lauksime, kuo gi ši idėja baigsis – „žalia ar raudona šviesa“.

1. Tarptautinė kosminė stotis - TKS

Valstybės: JAV, Rusija, Europos sąjunga, Japonija ir Kanda.
Orientacinė projekto vertė – 80 milijardų JAV dolerių.

TKS - bendras tarpvalstybinis projektas, kurį sunkiai galėtų įgyvendinti pavienė valstybė. Stoties statybų ir eksploatavimo darbus tarpusavyje dalinosi Rusijos (Roskosmoso), JAV (NASA), Kanados (CSA), Japonijos (JAXA) ir taip pat Europos (ESA) kosminės agentūros. Šiandien šis daugiau nei 300 tonų masės kompleksas sėkmingai veikia skriedamas 350 km aukščio orbitoje virš Žemės paviršiaus. Dabartiniai TKS linijiniai matmenys yra 58x73x27 m, o greitu laiku prie jos bus prijungtas dar vienas modulis – Rusijos kosmoso agentūros suprojektuotas MRM1 arba MIM-1.

Šiuo metu tai stambiausias dirbtinis kūnas ir tuo pačiu, įspūdinga mokslinė laboratorija, kada nors tik nuskraidinta į orbitą. Joje vykdomi įvairiausių sričių eksperimentai nesvarumo sąlygose – medicinos, biologijos, psichologijos, fizikos, chemijos, nanotechnologijų bei kitose srityse. Stotyje nuolat dirba pamaininis ekipažas, į stotį taip pat „įsiprašo“ kosminiai turistai, galintys už nuskraidinimą sumokėti milijonines sumas Rusijos kosmoso agentūrai.

Dar šiais metais TKS sumontavus naujus saulės elementus, jis tapo antru pagal šviesumą dangaus kūnu.

Žinoma, įvertinti tikrą sąmatą tokio grandiozinio projekto, ypač kai jį vykdo 16 valstybių specialistai, yra labai sudėtinga. Negana to, sudėtinga nuspręsti, kokias lėšas priskirti prie stoties projektinės sąmatos, o kurias ne (pavyzdžiui, tik stoties statybas ar ir erdvėlaivių skrydžius, gabenančius krovinius bei ekipažą). Tad projekto vertė kinta priklausomai nuo skaičiavimo metodikos ir išsidėsto diapazone nuo 35 milijardų iki 100 milijardų JAV dolerių. Tuo tarpu ESA ekspertų manymu, per 30 statybos ir eksploatavimo metų, stoties kaina viršys 100 milijardų eurų – o tai jau gerokai daugiau nei mūsų parašyta 80 milijardų JAV dolerių suma.