PIoneers (Wortspiel mit der Konstante PI) ist der Name, der unser Team am besten beschreibt, wenn man bedenkt, dass unser Mondcamp in den kommenden Jahrzehnten ein Zentrum für bahnbrechende wissenschaftliche Forschung sein wird. Wir hoffen, dass unsere Siedlung zu einem Sprungbrett für die Ausweitung der menschlichen Präsenz im Sonnensystem werden kann, indem wir die entscheidenden Technologien entwickeln und testen, die für die Kolonisierung des Planeten benötigt werden. Zunächst planen wir, unser Lager in einer Lavaröhre in der Nähe des Südpols zu errichten, dem Ort auf dem Mond, der von der Temperatur her der Erde am ähnlichsten ist und an dem auch Wassereis, eine wichtige Ressource für die Anwesenheit von Astronauten, zu finden ist. Unsere Basis wird aus Modulen bestehen, beginnend mit Habitaten, wissenschaftlichen Labors und Stationen zur Herstellung von Sauerstoff. Auf diese Weise wird es einfach sein, neue Bereiche einzuführen. Einige der ersten Module werden auf der Erde vorgefertigt und auf dem Mond zusammengebaut, und wenn wir den Bedarf an neuen Räumen entdecken, werden wir sie mit den auf dem Mond verfügbaren Materialien bauen. Außerdem minimieren wir nicht nur die möglichen Gefahren, indem wir unser Lager in einer Lavaröhre errichten, sondern wir bauen auch redundante Systeme ein. Die lebenswichtigen Ressourcen, die der Mensch benötigt, sind Wasser (gewonnen aus dem Eis des Südpols), Nahrung (hergestellt in einem lunaren Gewächshaus), Strom (aus Sonnenkollektoren) und Luft (durch Elektrolyse aus den Pflanzen und auch durch die Nutzung des Regoliths). Wir schaffen also eine Umgebung, in der sich die Astronauten zweifellos anpassen und auf ihre Arbeit als Mondforscher konzentrieren können, wobei die Lebensbedingungen denen auf der Erde so ähnlich wie möglich sind.

Wir wollen unsere Basis in der Nähe des Mondsüdpols errichten, wo Lavaröhren den menschlichen Lebensraum umschließen würden. Unsere oberste Priorität war es, einen Ort mit angemessenen Lebensbedingungen für die Astronauten zu finden, die das Mondlager beherbergen werden. Daher beschränkte sich unsere Wahl auf die Pole, wo die Temperaturen zwischen -50°C und 0°C liegen, die Menschen ständig Sonnenlicht abbekommen und die Temperaturen in den Lavaröhren erträglich sind. Das entscheidende Argument für den Südpol war das Vorhandensein von Wassereis, aus dem wir flüssiges Wasser gewinnen konnten, das für die Bewohner unseres Mondlagers unerlässlich ist. Außerdem blockieren die Krater im Bereich des Südpols das Sonnenlicht (ein starkes Argument, damit die Astronauten gut schlafen können) und enthalten fossile Wasserstoffvorkommen, die wir für Atemluft, aber vor allem für Treibstoff nutzen könnten.

In Anbetracht der Tatsache, dass das Mondlager in einer Lavaröhre errichtet werden soll, und der Tatsache, dass Lavaröhren einen sehr großen Durchmesser haben können, wäre die Hauptidee, das Lager auf dem Boden der Lavaröhre zu errichten und einen Aufzug (Bild 19) zu benutzen, um auf die Mondoberfläche zu gelangen. Idealerweise sollte das Lager modular aufgebaut sein, damit neue Teile leichter integriert werden können. Solche Module können Lebensräume, wissenschaftliche Labors, Stationen zur Herstellung von Sauerstoff und mehr sein. Die Wohnmodule werden mit luftdichten Röhren verbunden sein, um die Anzahl der benötigten Schleusen zu begrenzen. Diese Module müssen ebenfalls luftdicht sein und eine starke Außenhülle haben, um sie vor Strahlung und möglichen Trümmern zu schützen. Die Form wird eine Kuppel sein, um die Belastung zu verteilen. Zunächst wird die Mondbasis auf der Erde aus Materialien wie Titan wegen seiner Härte (vor allem die Hülle) vorgefertigt, aber später können wir sie mit Gebäuden aus Mondbeton erweitern, einer Mischung aus Schwefel und Zuschlagstoffen, die auf dem Mond verfügbar sind.

Erstens sollten wir die Astronauten vor Mondstaub, dem 354-Stunden-Tag-Nacht-Zyklus, Strahlung, Erdbeben und Mikrometeoriteneinschlägen schützen. Indem wir uns in einer Lavaröhre am Südpol niederlassen, wo die Astronauten das Sonnenlicht genießen können, überwinden wir viele Gefahren. Der Boden ist eine gute Möglichkeit, Astronauten vor Strahlung und Mikrometeoriten zu schützen. Da der Mondstaub zu Atemproblemen und einer Verschlechterung der Lebensqualität führen kann, wenn er in unseren Schutzraum eindringt, werden wir über Filter und einen starken Luftstrom verfügen, damit die scharfe und reichlich vorhandene Kieselsäure nicht in den Schutzraum gelangt. Außerdem wird es eine Luftschleuse geben (Bild 8), durch die die Astronauten den Staub abwaschen können, bevor sie den Wohnbereich betreten. Wir planen, die Wände der Lavaröhre zu verstärken, um einen möglichen Einsturz bei einem Erdbeben zu verhindern. Dank der nahezu ununterbrochenen Sonneneinstrahlung vom Südpol können wir auf relativ kostengünstige Weise Strom erzeugen, so dass unsere Basis auch über künstliches Licht und ein dringend benötigtes Heizsystem verfügen wird.

Wasser ist eine lebenswichtige Ressource, die der Mensch zum Überleben braucht, daher haben wir diesem Thema große Aufmerksamkeit gewidmet. Unsere Hauptidee ist, dass Astronauten das Wassereis von den Polen entfernen können, um auf dem Mond zu leben, aber natürlich mit der erforderlichen Spezialausrüstung wegen der hohen Temperaturen. Dazu werden wir einen Bohrer verwenden, auf dem Solarzellen angebracht sind (Bild 13). Auf diese Weise wird das Werkzeug erhitzt und dringt in die dicke Schicht des Mondes ein. So können wir weitere Solarpaneele verwenden, um das Eis zu schmelzen, nachdem wir es extrahiert haben. Mit Hilfe professioneller Geräte können wir dann das Wasser filtern und gesundes Trinkwasser gewinnen. Wir beabsichtigen, diesen Vorgang zweimal pro Woche durchzuführen und das restliche Wasser in einem Reservoir zu sammeln (Bild 17). Für die Filterung können wir auch das Wasserrecycling-System der Internationalen Raumstation nutzen.

Kurz gesagt: Nahrung bedeutet Energie, und unsere Astronauten brauchen viel davon. Um so effizient wie möglich zu sein, muss die ins All mitgenommene Nahrung leicht, kompakt, schmackhaft, nahrhaft und über lange Zeiträume ohne Kühlung haltbar sein. Doch ganz gleich, wie viel Nahrung die Astronauten auf den Mond mitnehmen, sie wird nicht ausreichen. Deshalb müssen wir auf dem Mond auch Nahrungsmittel produzieren. Unsere Idee sieht ein Gewächshaus auf dem Mond vor, das den Mangel an Atmosphäre und natürlichem Wasser ausgleicht und die Pflanzen vor hohen Temperaturen schützt. Zu den Pflanzen, die in unserem Gewächshaus im Regolith angebaut werden, gehören Kartoffeln und Radieschen (Vitamin C), Tomaten (Vitamin A), Sellerie (Kalium), Arabidopsis thaliana (eine Blütenpflanze), Seidenraupeneier (Eiweiß) und Kopfsalat (Kalzium), die unsere Weltraumforscher mit den dringend benötigten Nährstoffen versorgen werden. Die Astronauten würden durch ihre Atmung Kohlendioxid einatmen und das Wasser für die Pflanzen mit Hilfe des Wasserrecycling-Systems aus ihrem Urin gewinnen.

Um Energie zu sammeln, haben wir festgestellt, dass es auf dem Mond einige Stellen gibt, wie den Rand des Shackleton-Kraters am Südpol, die ständig von der Sonne beschienen werden, und um das Problem der zu langen Mondnächte zu vermeiden, haben wir unser Mondcamp in diesem Gebiet am Südpol errichtet. Daher könnten wir dort Solarzellen aufstellen (Bild 14), aber wir brauchen auch einige Rover (Bild 12), die die Energie zur Basis bringen. Dann können wir die Solarenergie in Brennstoffzellen speichern (Bild 16), die bei voller Aufladung 17 Tage durchhalten. Auf diese Weise umgehen wir auch das Problem der Mondfinsternis, bei der die Erde das Sonnenlicht vollständig blockiert.

Das Wichtigste, ohne das der Mensch nicht leben kann, ist Luft, also mussten wir uns über diesen Teil des Projekts ernsthaft Gedanken machen. Zunächst einmal werden wir, bevor wir die Erde verlassen, einige "Vorräte" mit genügend Sauerstoff für die ersten Tage auf dem Mond anlegen, und wir werden damit beginnen, ihn zu holen, sobald wir unser Ziel erreicht haben (Sauerstoffstation: Bild 27). Pflanzen sind ein Mittel zur Lufterzeugung und können sowohl für Luft als auch für Nahrung verwendet werden. Da sie jedoch durch Elektrolyse viel Platz benötigen, können wir auch das im Reservoir verbliebene Wasser nutzen. Außerdem können wir das sauerstoffreiche Regolith verarbeiten. Eine experimentell erprobte Methode ist die Schmelzflusselektrolyse, bei der die Monderde bei hohen Temperaturen mit Kalziumchlorid vermischt wird und sich dann, wenn Strom durch das Gemisch fließt, der Sauerstoff um die Anode sammelt und dort gewonnen wird.

Der Hauptzweck unseres Mondlagers wird wissenschaftlich sein, aber unser Team hat die Siedlung so konzipiert, dass sie leicht umfunktioniert werden kann, sobald die menschliche Präsenz auf der Mondoberfläche unweigerlich zunimmt. Nach Abwägung der astronomischen Kosten und der vielen Risiken, die mit den ersten Missionen zum Mond verbunden sind, haben wir beschlossen, dass unsere ersten Siedler Wissenschaftler und Ingenieure sein sollten. Wir glauben, dass sie am besten geeignet sind, die täglichen Experimente ordnungsgemäß durchzuführen und gleichzeitig die komplexen Systeme der Siedlung zu warten und zu verbessern. Da es immer mehr bemannte Mondmissionen geben wird, werden die Kosten sinken, und die Technologie wird sich weiterentwickeln und immer effizienter und zuverlässiger werden. Sobald dies der Fall ist, kann das Mondlager einfach erweitert werden, um mehr Menschen unterzubringen, von denen einige sogar Touristen sein könnten, und so die Präsenz der Menschheit auf dem Mond auszubauen.

Wir halten es für wichtig, dass im Notfall immer jemand wach ist. Deshalb haben wir beschlossen, dass die Astronauten unterschiedliche Schlafzyklen haben werden. Daher wird die Besatzung zu gleichen Teilen in drei Schichten eingeteilt (die sich zu sozialen Zwecken für etwa zwei Stunden überschneiden, wobei das gesamte Team zu dieser Zeit zusammenkommt), so dass die Experimente rund um die Uhr laufen. Unabhängig von der Schicht, in der sich der Astronaut befindet, wird er nach dem Aufwachen seine Körperpflege durchführen und dann im Essensbereich unserer Basis frühstücken (Bild 36). Nach dem Frühstück begibt sich die Besatzung in den Fitnessraum (Bild 29), wo jedes Mitglied zumindest ein Mindestmaß an körperlicher Betätigung erhält, um fit und gesund zu bleiben und die negativen Auswirkungen der geringeren Schwerkraft auf den menschlichen Körper zu bekämpfen. Danach erhält jedes Besatzungsmitglied seine Aufgaben von der Bodenkontrolle (Bild 22) und beginnt mit der zugewiesenen Arbeit im Forschungsmodul (Bild 21) oder geht bei besonderen Gelegenheiten nach draußen, um die Mondumgebung zu studieren. Nach der Hälfte der Arbeitszeit wird die Besatzung eine einstündige Mittagspause einlegen und eine Mahlzeit einnehmen, die aus Treibhausprodukten besteht (Abbildung 33). Danach arbeiten die Astronauten bis zum Ende des 8-stündigen Forschungsprogramms weiter. Danach gibt es ein Abendessen, gefolgt von einer Freizeit, in der jeder selbst entscheiden kann, was er tun möchte, um sich zu entspannen (z. B. mit seiner Familie reden oder ein Buch lesen). Um den Zusammenhalt innerhalb des Teams zu stärken, können die Astronauten einmal pro Woche an besonderen Aktivitäten teilnehmen, z. B. an einem Filmabend und Brettspielen im Wohnzimmer (Bild 37). Nach einem anstrengenden Tag erledigen die Astronauten ihre Hygiene (Badezimmer: Bild 30) und kehren in ihr Quartier (Bild 31) zurück, um etwa acht Stunden zu schlafen, denn Ruhe ist von größter Bedeutung, um den Stress und die harten Bedingungen auf der Mondoberfläche zu bewältigen.