Naše základna Cartier I se pokouší představit přesný model realistického osídlení Měsíce. Prvním krokem v našem přístupu k tomuto úkolu byl seznam všech problémů, které bude třeba vyřešit. Zjistili jsme následující: konstrukce, umístění, životní potřeby (potraviny, voda, vzduch), energie, bezpečnost (radiace, teplo, zdravotní nedostatky) a užitek. To, čím naše řešení vyniká, je vysoká rozšiřitelnost, snadná instalace a autonomie, které se Cartier I by měl.

První expedici by vedli čtyři astronauti, kteří by s sebou přivezli všechny stavební prostředky.

• Během fáze usazování (2-4 týdny pro hlavní struktury, 6-8 týdnů pro potravinovou autonomii) astronauti vybudují základnu (vysvětleno níže) a zřídí hlavní infrastrukturu, jako je získávání vody a výroba energie.
• Jakmile se pionýři usadí a základna bude autonomní, bude možné provádět další operace a základnu dále rozšiřovat, takže by se z ní mohla stát rozsáhlá osada obývaná najednou desítkou astronautů, protože moduly jsou speciálně navrženy tak, aby umožňovaly rozšiřování.

Vytvořili jsme model CAD, který schematicky znázorňuje základní obrysy našeho měsíčního tábora; skládá se ze čtyř obytných modulů a většiny vnějších infrastruktur (získávání/skladování vody a výroba energie). Cartier I během 1. expedice. Níže uvedená schémata podrobně vysvětlují konfiguraci základny a všech jednotlivých modulů, stejně jako systémy výroby vody a elektřiny.

Rozhodli jsme se umístit osadu přímo na dno kráteru, jehož stěny by sloužily jako účinný sluneční štít (tím také odpadá problém s dopravou ledu). Pokud jde o výběr kráteru, je třeba splnit mnoho kritérií: věčný stín na dně, silné a časté osvětlení na okraji a dobrá koncentrace vodního ledu. Mezi další výhody může patřit velikost kráteru (ovlivňuje dobu cestování), jeho blízkost k dalším zajímavým lokalitám a orientace vůči potenciálně neprobádaným oblastem vesmíru.

Podle údajů z expedice Chandrayaan-1 je voda nejvíce přítomna v okolí měsíčních pólů, kde se tedy s největší pravděpodobností nachází i naše základna. Nedostatek přesných údajů o konkrétních kráterech nám brání dát definitivní odpověď, ale mezi potenciální kandidáty patří kráter Shackleton (s vrcholy osvětlenými po dobu ~94% roku), kráter Whipple (s předpokládanou silnou vrstvou ledu) nebo kráter Peary (který je poměrně mělký).

Jako hlavní kostru základny plánujeme použít trup rakety. Jakmile raketa dosáhne oběžné dráhy Měsíce, rozloží se na čtyři části, které přistávají nezávisle na sobě. Tyto čtyři válcové sekce budou tvořit čtyři obytné moduly, které budou astronauti potřebovat pro tuto první expedici: obytný modul, společenský (a sportovní) modul, skleníkový modul a výzkumný modul (viz schémata níže).

Vzhledem k tomu, že přívod tepla sáláním lze zanedbat, je zapotřebí pouze tepelná izolace pro tepelné ztráty způsobené sáláním (ze základny - směrem ven) a vedením zeminou. Toho lze dosáhnout použitím vícevrstvé izolace - s kaptonem nebo mylarem - k odrazu záření a zesílením části trupu, která je v kontaktu se zemí. V úvahu přicházejí i nafukovací moduly, pokud je jejich základna ve styku se zemí rovněž vyrobena ze silného izolačního materiálu.

Použití rámu rakety výrazně zkrátí dobu výstavby, protože jedinou konstrukcí, která bude zapotřebí, budou spoje mezi moduly, vnější infrastruktura a vnitřní vybavení. Infrastruktury budou sestaveny z malých nebo středně velkých dílů zkonstruovaných na Zemi; nízká gravitace usnadní přepravu větších dílů.

Krátce po příletu se tým vydá na vnější stranu kráteru, aby instaloval sluneční deflektory a komunikační anténu. To bude jeden z mála případů, kdy budou muset cestovat na větší vzdálenosti (kromě příležitostné údržby), protože tábor je jinak kompaktní.

Nebezpečí, kterým mohou být astronauti vystaveni, lze rozdělit do tří kategorií.

Za prvé, otázky životního prostředí: jak již bylo vysvětleno, obvykle škodlivé záření z vesmíru se nikdy nedostane k astronautům na dně kráteru, takže tento problém lze eliminovat. Na druhou stranu by se do tábora mohly potenciálně dostat meteority; rychlé výpočty (porovnání s množstvím, které se dostane do zemské atmosféry) však ukazují, že pravděpodobnost, že meteorit poškodí modul nebo astronauta, je zanedbatelná.

Za druhé, zdravotní nedostatky: astronauti budou mít pouze šestinu zemské gravitace, což bude mít za následek úbytek svalové hmoty. Aby se tomu zabránilo, budou astronauti denně absolvovat cvičení na strojích uzpůsobených pro práci v nízké gravitaci (gumy, které člověka stáhnou dolů, magnetický odpor atd.).

Za třetí, technické problémy nebo nehody. Všechny moduly jsou utěsněny vzduchotěsnými dveřmi, a pokud se některý z nich rozbije, nedojde k jeho poškození; parametry, jako je teplota nebo složení vzduchu, budou neustále monitorovány, aby se předešlo nehodám.

Během usazovací fáze budou astronauti odkázáni na malé zásoby vody přivezené ze Země. Jakmile nainstalují hlavní infrastrukturu, bude voda získávána z regolitu v třístupňovém procesu.
Prvním krokem je výkop: vozítko vytěží kusy regolitu a přenese je do tepelné komory.
Druhým krokem je extrakce: Pomocí sluneční energie se komora zahřeje na teplotu kolem 600 K, čímž se voda sublimuje a zvýší se tlak v nádrži.
Třetím a posledním krokem je doprava: po průchodu turbínou (viz část o elektřině) vodní pára zkondenzuje v potrubním systému vedoucím do nádrže na vodu. Regulátor sleduje čistotu vody, aby se ujistil, že je pitná; v případě potřeby ji lze dále čistit.
Aby se zabránilo plýtvání, bude voda recyklována podobně jako na ISS: z transpirace astronautů/rostlin, moči, sprchy a odtoku z umyvadla.

Potraviny se budou vyrábět ve skleníkovém modulu (viz schéma níže).
Zelenina se bude pěstovat v aeroponických a hydroponických systémech, které využívají vodu obohacenou živinami (živiny lze syntetizovat z extrahovaného KREEPu nebo z koncentrovaných zásob přinesených ze Země). V aeroponickém systému budou kořeny rostlin postřikovány mlhou obsahující všechny potřebné živiny; v hydroponickém systému se špičky kořenů budou koupat v roztoku (jako pěstební médium lze použít kamennou vlnu nebo perlit). Rostliny budou vybrány s ohledem na výnos, dobu pěstování a výživovou hodnotu (mezi rychle rostoucí rostliny patří kapusta, fazole, salát, rajčata, bobuloviny atd.). Budou růst v kontrolovaném prostředí, kde budou mít ideální intenzitu/vlnovou délku světla a teplotu.
Umělé maso se "vypěstuje" tak, že se kmenové buňky vykoupou ve výživném médiu a vytvoří se z nich bílkoviny.
Ostatní netrvanlivé potravinové doplňky budou přivezeny ze země v dostatečném množství.

Během usazovací fáze bude základna napájena radioizotopovým termoelektrickým generátorem, který bude po ukončení potřeby zlikvidován v bezpečné vzdálenosti od základny.
Elektřina se pak bude vyrábět ve spojení s vodou v systému koncentrované solární energie (CSP):
Dvouosé sledovací reflektory budou umístěny na vrcholcích vně kráteru a budou odrážet sluneční světlo do stejného bodu v blízkosti tábora. Zde umístěná topná komora bude vyrábět vysokotlakou páru, která bude procházet turbínou a roztáčet její lopatky; tento otáčivý pohyb bude generátor přeměňovat na elektřinu (vysvětleno ve schématu níže).
Jako alternativu by bylo možné použít solární panely, aby se snížila složitost systému, ale snížil by se tím výnos (účinnost pouze ~20% oproti účinnosti ~50% u turbín) a vyžadovalo by to větší plochu.

Při dýchání je třeba provádět dva základní procesy: tvorbu O2 a odvádění CO2. Potřebný dusík (80% vzduchu) lze přivézt ze Země a nespotřebuje se, protože je to inertní plyn.
Kyslík se vyrábí elektrolýzou vody. Přiložením rozdílu napětí na dvě elektrody můžeme rozdělit molekuly H20 a vytvořit vodík a kyslík (pro zvýšení vodivosti vody je třeba přidat elektrolyt). Vodík lze skladovat a později použít jako raketové palivo.
Čištění oxidu uhličitého lze provádět pomocí hydroxidu lithného (LiOH), který reaguje s CO2 za vzniku vody, nebo pomocí chudého aminu (MEA), který absorbuje CO2 a stává se bohatým MEA (lze jej pak vařit, aby se zbavil CO2, čímž se opět stane chudým).
Během fáze usazování a v případě, že se vyskytne problém s procesem elektrolýzy, se použijí kyslíkové svíčky k udržení stabilní hladiny O2 na hodnotě 20%.

Především, Cartier Ibude mít vědecký účel. Tábor umožní astronautům provádět experimenty a výzkumy, které by nebylo možné provádět na Zemi, například chování různých objektů při nízké gravitaci nebo v prázdnotě. Bude to také skvělá příležitost k důkladné analýze složení regolitu v měsíčních kráterech. Tábor bude mít význam i v oblasti astrofyziky: jeho pozorovací stanoviště umožní astronautům pozorovat hvězdy, které ze Země vidět nelze.

Náš měsíční tábor bude také sloužit jako výchozí bod pro kolonizaci vesmíru. Vesmírné lodě totiž budou moci tankovat plynný vodík vzniklý elektrolýzou, což by mohlo usnadnit například cestu na Mars.

V budoucnu by základna mohla mít i lukrativnější cíl, například prodej prvků vzácných zemin, které lze na Měsíci snadno nalézt, nebo rozvoj vesmírné turistiky.

Astronauti vstávají v 7:00 a mají půl hodiny na to, aby se věnovali hygieně a osobním zájmům.

V 7:30 posádka snídá v obytném modulu, kde jí jak produkty vyrobené na Měsíci, tak produkty přivezené ze Země, aby byla strava vyvážená. Skupina dvou astronautů pak dohlíží na rover, který těží regolit (aby z něj později získal vodu), zatímco zbývající dva astronauti se starají o zahradu instalovanou ve skleníkovém modulu a sledují růst umělého masa.

V 9:00 opouštějí základnu dva astronauti, aby provedli údržbu roverů a infrastruktury. Ta může spočívat v několika úkonech, jako je čištění některých přístrojů, ověřování produktivity generátorů nebo kontrola integrity potrubního systému. Zbývající dva astronauti zůstávají na základně a vykonávají některé práce, aby zajistili pohodu posádky.

V 10:30 se všichni astronauti shromáždí ve společenském modulu, aby si zacvičili, protože nízká gravitace na povrchu Měsíce může oslabit jejich svaly. Po hodině cvičení a třiceti minutách odpočinku se naobědvají a mohou si pochutnat na jídle, které si vyrobili na základně.

Ve 13:00 se posádka vydává ven z tábora pozorovat hvězdy, které jsou díky absenci světelného znečištění dobře viditelné. Pozorování budou následně odeslána na Zemi, kde je vědci mohou podrobněji analyzovat. Během zbytku "odpoledne" astronauti odebírají vzorky regolitu a analyzují jejich složení ve výzkumném modulu, ověřují parametry, jako je koncentrace vody, a provádějí různé další experimenty. I tyto výsledky jsou kolem 18:30 odeslány na Zemi, načež astronauti dostanou volný čas k odpočinku.

V 19:00 se posádka shromáždí v obytném modulu a připraví program na další den. Ve 20:00 pak povečeří a mají hodinu volna, během níž obvykle hrají karty, poslouchají skvělou hudbu nebo čtou knihy. Tento volný čas je nezbytný pro zajištění jejich duševní pohody a snížení stresu, který se při pobytu ve vesmíru hromadí.

Zbytek večera je pak věnován hygieně a výměně se zemí. Kolem 22:30 jdou astronauti spát, aby se vyspali do růžova a mohli snít o nesmírném vesmíru a o možnostech, které přináší zítřek.