Пещерные астронавты: как подземные лавовые трубки могут стать домом на Луне и Марсе

Тема строительства баз на Луне или Марсе пока что остаётся больше на страницах научной фантастики, чем у реальных инженеров. Однако есть неплохие идеи, как человечество сможет сделать это реальностью. Одной из таких идей являются лавовые трубки, которые можно использовать для строительства подземных баз. О них писал ещё Манфред фон Эренфрид в своей книге «От пещерного землянина до пещерного марсианина». Автор подметил, что освоение пещер на Земле может сослужить колонистам хорошую службу при жизни в суровых условиях Луны и Марса. Но есть нюанс: ни на Луне, ни на Марсе обычных «земных» пещер с капающими сталактитами из-за недостатка воды нет и быть не может. Зато там есть лавовые трубки — загадочные пустоты, образовавшиеся в процессе вулканической активности. Их удобнее изучать, чем кажется, потому что такие же структуры встречаются и на Земле, например на Гавайях или в Исландии.

Новый пещерный век

Лавовые трубки — это естественные туннели, образовавшиеся во время извержений вулканов. После затвердевания верхнего слоя лавы внутренние потоки продолжают движение, прокладывая длинные подземные коридоры. Если когда-нибудь мы решимся строить базы на Луне или Марсе, эти структуры могут оказаться просто незаменимыми. Они способны защищать от жестокой солнечной радиации и удара маленьких метеоритов, которые там встречаются куда чаще, чем на Земле. К тому же температура внутри таких трубок остаётся практически стабильной, что уже небольшой бонус при жизни в космосе. На Луне, например, эта температура составляет около -35 °C, что, между прочим, сравнимо с некоторыми регионами Антарктиды. В общем, ничего сверхъестественного: на текущем уровне развития технологий оборудование вполне может работать в таких условиях.

Учёные даже утверждают, что лавовые полости на Луне и Марсе достаточно велики, чтобы в них уместились не только научные станции, но и мини-города. И это звучит довольно впечатляюще, особенно если учесть, что Луна, по сути, является «базой для тренировок» перед колонизацией Марса.

Как образуются лавовые трубки?

Здесь на сцену выходят физика, химия и немного магии вулканов. Лавовые трубки возникают, когда верхний слой лавы остывает быстрее, чем её поток под землёй. Верхняя часть лавового канала становится твёрдой оболочкой, а внутри продолжает двигаться горячая масса, которая со временем прорывается дальше, оставляя за собой пустоты. Когда извержение заканчивается, лава внутри остывает, а на месте её потока образуются нечто вроде туннелей. Эти подземные пространства могут растягиваться на многие километры.

На Луне обнаружено множество таких туннелей. Например, известная миссия GRAIL NASA засняла цепочки обвалов в районе Холмов Мариуса. Это потенциальное место для будущих исследований. Ученые уверены, что лунные «моря» — те самые серые пятна, видимые с Земли, — просто испещрены глубоком сидящими лавовыми трубками.

Почему лавовые трубки на Луне и Марсе огромны?

Земные лавовые трубки относительно скромны — до 30 метров в ширину. Но на Луне и Марсе всё масштабнее из-за меньшей гравитации (просто представьте, что ваш вес там раза в шесть-семь меньше). Лунные трубки могут быть шириной около километра и растягиваться на сотни километров. Только представьте себе: целый подземный город под защитой нескольких метров базальта от суровой космической среды.

А что внутри трубок?

Земные аналоги лавовых трубок дают нам возможность изучить предстоящие вызовы. Исследования таких туннелей на Канарах, Гавайях и в Калифорнии показывают, что внутри у них может быть вполне разный микроклимат — от сухого до вполне влажного. Особенно интересны микроорганизмы, найденные в калифорнийском парке «Лава Бедз». Они могут выживать в условиях низкого содержания кислорода, что напоминает предполагаемые условия на Марсе. Забавный момент: если однажды мы найдём марсианскую жизнь, она вполне может оказаться родственницей этих скромных земных бактерий.

На Луне пыльный реголит в трубках не проникает слишком глубоко, тогда как на Марсе придётся остерегаться пыльных бурь, способных засорить оборудование. Но это не самая страшная проблема: на всех уровнях, от техники до дизайна жилых зон, уже разрабатываются варианты защиты.

Как превратить лавовые трубки в жильё?

Европейское космическое агентство (ЕКА) уже задумывается о том, как использовать лавовые трубки для создания долговременных станций. Например, робот Lunar Leaper спроектирован для поисков подходящих трубок на Луне и для их обследования. Он выяснит, достаточно ли стенки прочны, и есть ли пути для естественной вентиляции. В случае успеха модули со станцией можно будет завести прямо в оболочку таких туннелей. Они будут надуваться, заполняя внутреннее пространство, а потом герметизироваться.

Но на этом фантазии не заканчиваются: существует идея заполнить лавовую трубку воздухом и использовать её как большое помещение. Проблема в том, что не всегда можно с уверенностью сказать, где у таких пещер находятся скрытые выходы и как их полностью герметизировать.

А что с Марсом?

Марс всё ещё остаётся в «неблизких планах». Хотя его вулканические горы вроде Олимпа и Арсии выглядят как идеальные кандидаты для поиска таких трубок, добраться туда пока сложно. Один из потенциальных проектов — миссия MELT — предполагает спуск роботов в марсианские лавовые туннели, чтобы изучить их изнутри. Но это будущее, возможно, 2030-х годов, если всё пойдёт по плану.

Заключение

Лавовые трубки — правда, интересная штука. Они дают нам надежду на то, что будущее освоение Луны и Марса не обязательно потребует строительства жилищ с нуля, а лишь адаптации уже существующих природных структур. Конечно, не всё так просто, как хочется: техника, герметизация и энергетические затраты ещё потребуют массы доработок. Но первый шаг на пути к «новому пещерному веку» уже сделан.

И в целом, Луна — наш испытательный полигон, так что если мы сможем построить базу в её трубках, Марс только начнёт завидовать. Но только представьте себе: сначала колонисты прокладывают дороги в лавовых туннелях, а потом в них открываются первые марсианские кофейни.