PIoneers (λογοπαίγνιο που περιλαμβάνει το σταθερό PI) είναι το όνομα που περιγράφει καλύτερα την ομάδα μας, λαμβάνοντας υπόψη ότι η κατασκήνωση στο φεγγάρι μας θα είναι ένας κόμβος για πρωτοποριακή επιστημονική έρευνα για τις επόμενες δεκαετίες. Ελπίζουμε ότι ο οικισμός μας μπορεί να αποτελέσει εφαλτήριο για την επέκταση της ανθρώπινης παρουσίας στο ηλιακό σύστημα, αναπτύσσοντας και δοκιμάζοντας τις κρίσιμες τεχνολογίες που απαιτούνται για τον αποικισμό του πλανήτη. Πρώτον, σχεδιάζουμε να χτίσουμε τον καταυλισμό μας σε έναν σωλήνα λάβας κοντά στον νότιο πόλο, το πιο βολικό σημείο στο φεγγάρι από άποψη ομοιότητας με τη θερμοκρασία της Γης, και όπου μπορεί επίσης να βρεθεί πάγος νερού, ένας βασικός πόρος που επιτρέπει την παρουσία αστροναυτών. Η βάση μας θα αποτελείται από ενότητες, ξεκινώντας από ενδιαιτήματα, επιστημονικά εργαστήρια και σταθμούς παραγωγής οξυγόνου. Με αυτόν τον τρόπο, θα είναι εύκολη η εισαγωγή νέων περιοχών. Κάποιες από τις πρώτες μονάδες θα προκατασκευαστούν στη Γη και θα συναρμολογηθούν στο φεγγάρι, και, καθώς θα ανακαλύπτουμε την ανάγκη για νέους χώρους, θα αρχίσουμε να τους κατασκευάζουμε με υλικά που είναι διαθέσιμα στο φεγγάρι. Άλλωστε, όχι μόνο ελαχιστοποιούμε τους πιθανούς κινδύνους τοποθετώντας τον καταυλισμό μας σε έναν σωλήνα λάβας, αλλά ενσωματώνουμε και πλεονάζοντα συστήματα. Οι ζωτικοί πόροι που χρειάζονται οι άνθρωποι είναι νερό (που εξορύσσεται από τον πάγο του νότιου πόλου), τροφή (που παράγεται σε ένα σεληνιακό θερμοκήπιο), ενέργεια (από ηλιακούς συλλέκτες) και αέρας (με ηλεκτρόλυση από τα φυτά αλλά και με τη χρήση του ρεγολίθου). Επομένως, δημιουργούμε ένα περιβάλλον όπου οι αστροναύτες μπορούν αναμφίβολα να προσαρμοστούν και να επικεντρωθούν στην εργασία τους ως σεληνιακοί ερευνητές, με τις συνθήκες ζωής να είναι όσο το δυνατόν πιο παρόμοιες με αυτές της Γης.

Στόχος μας είναι να χτίσουμε τη βάση μας κοντά στο νότιο πόλο της Σελήνης, όπου οι σωλήνες λάβας θα αποτελούν το περίβλημα του ανθρώπινου ενδιαιτήματος. Η πρώτη μας προτεραιότητα ήταν να βρούμε ένα σημείο με αξιοπρεπείς συνθήκες διαβίωσης για τους αστροναύτες που θα φιλοξενήσουν τη σεληνιακή κατασκήνωση. Ως εκ τούτου, η επιλογή μας περιορίστηκε στους πόλους, όπου οι θερμοκρασίες κυμαίνονται από -50°C έως 0°C, οι άνθρωποι έχουν συνεχή ηλιακή ακτινοβολία και, μέσα στους σωλήνες λάβας, οι θερμοκρασίες είναι υποφερτές. Το αποφασιστικό επιχείρημα υπέρ του νότιου πόλου ήταν η παρουσία υδάτινου πάγου από τον οποίο θα μπορούσαμε να αντλήσουμε υγρό νερό, απαραίτητο για τους ανθρώπους που θα ζούσαν στον καταυλισμό μας στο φεγγάρι. Επιπλέον, οι κρατήρες στην περιοχή του νότιου πόλου εμποδίζουν το ηλιακό φως να εισέλθει στο εσωτερικό του (ένα ισχυρό επιχείρημα, ώστε οι αστροναύτες να μπορούν να κοιμούνται καλά) και περιέχουν απολιθωμένο υδρογόνο, το οποίο θα μπορούσαμε να χρησιμοποιήσουμε για αναπνεύσιμο αέρα, αλλά κυρίως για καύσιμα.

Λαμβάνοντας υπόψη ότι έχουμε κατά νου να κατασκευάσουμε την Κατασκήνωση της Σελήνης σε ένα σωλήνα λάβας και το γεγονός ότι μπορεί να είναι πολύ μεγάλης διαμέτρου, η βασική ιδέα θα ήταν να την κατασκευάσουμε στον πυθμένα του σωλήνα λάβας και να χρησιμοποιήσουμε έναν ανελκυστήρα (εικόνα 19) για να φτάσουμε στην επιφάνεια της Σελήνης. Ιδανικά, η κατασκήνωση θα πρέπει να είναι αρθρωτή, ώστε η ενσωμάτωση νέων τμημάτων να είναι ευκολότερη. Τέτοιες ενότητες μπορούν να είναι ενδιαιτήματα, επιστημονικά εργαστήρια, σταθμοί για την παραγωγή οξυγόνου και άλλα. Οι ενότητες διαβίωσης θα συνδέονται με αεροστεγείς σωλήνες, ώστε να περιοριστεί ο αριθμός των αεροθυρίδων που απαιτούνται. Οι ενότητες αυτές πρέπει επίσης να είναι αεροστεγείς και να έχουν ένα ισχυρό εξωτερικό κέλυφος για την προστασία τους από την ακτινοβολία και τα πιθανά συντρίμμια. Το σχήμα θα είναι θολωτό για να διαχέεται η πίεση. Στην αρχή, η βάση της σελήνης θα είναι προκατασκευασμένη στη Γη από υλικά όπως το τιτάνιο για τη σκληρότητά του (ειδικά το κέλυφος), αλλά αργότερα μπορούμε να επεκταθούμε με κτίρια από σεληνιακό σκυρόδεμα, το οποίο είναι ένα μείγμα θείου και αδρανών υλικών που είναι προσβάσιμα από τη σελήνη.

Πρώτον, θα πρέπει να προστατεύσουμε τους αστροναύτες από τη σεληνιακή σκόνη, τον 354ωρο κύκλο ημέρας-νύχτας, την ακτινοβολία, τους σεισμούς και τις εκρήξεις μικρομετεωριτών. Με την εγκατάσταση μέσα σε ένα σωλήνα λάβας στο νότιο πόλο, όπου οι αστροναύτες μπορούν να απολαμβάνουν το φως του ήλιου, ξεπερνάμε πολλούς κινδύνους. Το έδαφος είναι ένας πολύ καλός τρόπος για την προστασία των αστροναυτών από την ακτινοβολία και τους μικρομετεωρίτες. Επειδή η σεληνιακή σκόνη μπορεί να προκαλέσει αναπνευστικά προβλήματα και φθορά αν εισέλθει στο καταφύγιό μας, θα έχουμε φίλτρα και ισχυρή ροή αέρα ώστε να μην την πάρει το αιχμηρό και άφθονο διοξείδιο του πυριτίου. Εκτός αυτού, θα υπάρχει μια αεροθυρίδα (εικόνα 8) όπου οι αστροναύτες θα μπορούν να καθαρίζουν τη σκόνη πριν εισέλθουν στον χώρο διαβίωσης. Σκοπεύουμε να ενισχύσουμε τα τοιχώματα των σωλήνων λάβας για να αποτρέψουμε την πιθανή κατάρρευσή τους κατά τη διάρκεια ενός σεισμού. Με το σχεδόν αέναο ηλιακό φως από το νότιο πόλο, μπορούμε να παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια με σχετικά φτηνό τρόπο, οπότε η βάση μας θα έχει επίσης τεχνητό φως και ένα πολύ αναγκαίο σύστημα θέρμανσης.

Το νερό είναι ένας ζωτικός πόρος που χρειάζονται οι άνθρωποι για να επιβιώσουν, γι' αυτό και δώσαμε μεγάλη προσοχή στο θέμα αυτό. Η βασική μας ιδέα είναι ότι οι αστροναύτες μπορούν να αφαιρέσουν πάγο νερού από τους πόλους για να συνυπάρξουν στο φεγγάρι, αλλά με τον απαιτούμενο ειδικό εξοπλισμό λόγω των υψηλών θερμοκρασιών, φυσικά. Στη συνέχεια, θα χρησιμοποιήσουμε ένα τρυπάνι με ηλιακούς συλλέκτες στην κορυφή του (εικόνα 13). Με αυτόν τον τρόπο, το εργαλείο θα θερμανθεί και θα διεισδύσει στο εσωτερικό του παχύ στρώματος του φεγγαριού. Έτσι, θα μπορέσουμε να χρησιμοποιήσουμε άλλα ηλιακά πάνελ για να το λιώσουμε αφού εξάγουμε τον πάγο. Με τη βοήθεια επαγγελματικού εξοπλισμού, μπορούμε στη συνέχεια να φιλτράρουμε το νερό και να παράγουμε υγιεινό πόσιμο νερό. Σκοπεύουμε να εκτελούμε αυτή τη διαδικασία δύο φορές την εβδομάδα και να συλλέγουμε το υπόλοιπο νερό σε μια δεξαμενή (εικόνα 17). Μπορούμε επίσης να χρησιμοποιήσουμε το σύστημα ανακύκλωσης νερού του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού για το φιλτράρισμα.

Εν ολίγοις, η τροφή ισοδυναμεί με ενέργεια και οι αστροναύτες μας χρειάζονται άφθονη. Πρώτα απ' όλα, για να είναι όσο το δυνατόν πιο αποδοτική, η τροφή που μεταφέρεται στο διάστημα πρέπει να είναι ελαφριά, συμπαγής, νόστιμη, θρεπτική και ανθεκτική για μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς ψύξη. Ωστόσο, όσα τρόφιμα και αν φέρουν οι αστροναύτες στο φεγγάρι, και πάλι δεν θα είναι αρκετά. Επομένως, πρέπει επίσης να παράγουμε τρόφιμα στο φεγγάρι. Η ιδέα μας περιλαμβάνει ένα απαραίτητο σεληνιακό θερμοκήπιο που θα καλύπτει την έλλειψη ατμόσφαιρας ή φυσικού νερού και θα προστατεύει τα φυτά από τις υψηλές θερμοκρασίες. Τα φυτά που θα καλλιεργούνται μέσα στο θερμοκήπιό μας στον ρεγκόλιθο περιλαμβάνουν πατάτες & ραπανάκια (βιταμίνη C), ντομάτες (βιταμίνη Α), σέλινο (κάλιο), Arabidopsis thaliana (ανθοφόρο φυτό), αυγά μεταξοσκώληκα (πρωτεΐνη) και μαρούλι (ασβέστιο), τα οποία θα παρέχουν στους διαστημικούς εξερευνητές μας τα πολυπόθητα θρεπτικά συστατικά. Οι αστροναύτες θα παρέχουν διοξείδιο του άνθρακα με την αναπνοή τους και θα αντλούν νερό για τα φυτά από τα ούρα τους χρησιμοποιώντας το Σύστημα Ανακύκλωσης Νερού.

Για τη συλλογή ενέργειας, παρατηρήσαμε ότι υπάρχουν κάποια σημεία στο φεγγάρι, όπως το χείλος του κρατήρα Σάκλετον στο Νότιο Πόλο, τα οποία έχουν μόνιμο ηλιακό φως, και για να αποφύγουμε το πρόβλημα των σεληνιακών νυχτών που διαρκούν πολύ, τοποθετήσαμε τη σεληνιακή κατασκήνωσή μας σε αυτή την περιοχή του Νότιου Πόλου. Επομένως, θα μπορούσαμε να τοποθετήσουμε εκεί ηλιακούς συλλέκτες (εικόνα 14), αλλά χρειαζόμαστε επίσης κάποια ρομπότ (εικόνα 12) για να φέρουμε ενέργεια στη βάση. Στη συνέχεια, μπορούμε να αποθηκεύσουμε την ηλιακή ενέργεια σε κυψέλες καυσίμου (εικόνα 16), οι οποίες μπορούν να διαρκέσουν 17 ημέρες συνεχόμενα όταν είναι πλήρως φορτισμένες. Με αυτόν τον τρόπο, αποφεύγουμε επίσης το πρόβλημα των σεληνιακών εκλείψεων, όταν η Γη εμποδίζει εντελώς το ηλιακό φως.

Το πιο σημαντικό πράγμα που δεν μπορεί να ζήσει ο άνθρωπος χωρίς αέρα είναι ο αέρας, οπότε έπρεπε να σκεφτούμε σοβαρά αυτό το μέρος του έργου. Πρώτα απ' όλα, πριν φύγουμε από τη Γη, θα φτιάξουμε κάποιες "προμήθειες" με αρκετό οξυγόνο για τις πρώτες μέρες στο φεγγάρι, και θα αρχίσουμε να το παίρνουμε μόλις φτάσουμε στον προορισμό μας (σταθμός οξυγόνου: εικόνα 27). Τα φυτά είναι ένα μέσο παραγωγής αέρα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για αέρα όσο και για τροφή. Ωστόσο, καθώς καταλαμβάνουν αρκετό χώρο μέσω ηλεκτρόλυσης, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε και το νερό που απομένει στη δεξαμενή. Επιπλέον, μπορούμε να επεξεργαστούμε τον πλούσιο σε οξυγόνο ρεγκόλιθο. Μια μέθοδος που έχει αποδειχθεί πειραματικά είναι η ηλεκτρόλυση λιωμένου άλατος, η οποία περιλαμβάνει την ανάμειξη του σεληνιακού εδάφους σε υψηλές θερμοκρασίες με χλωριούχο ασβέστιο και στη συνέχεια, με τη διέλευση ρεύματος από το μείγμα, το οξυγόνο συγκεντρώνεται γύρω από την άνοδο όπου και συλλέγεται.

Ο βασικός σκοπός του σεληνιακού μας καταυλισμού θα είναι επιστημονικός, αλλά η ομάδα μας έχει σχεδιάσει τον οικισμό έτσι ώστε να μπορεί εύκολα να επαναχρησιμοποιηθεί όταν η ανθρώπινη παρουσία θα αρχίσει αναπόφευκτα να αυξάνεται στη σεληνιακή επιφάνεια. Αφού εξετάσαμε το αστρονομικό κόστος και τους πολλούς κινδύνους που συνδέονται με τις αρχικές αποστολές στο φεγγάρι, αποφασίσαμε ότι οι πρώτοι μας έποικοι θα πρέπει να είναι επιστήμονες και μηχανικοί. Πιστεύουμε ότι αυτοί θα είναι οι καταλληλότεροι για τη σωστή διεξαγωγή των καθημερινών πειραμάτων, ενώ παράλληλα θα συντηρούν και θα αναβαθμίζουν τα πολύπλοκα συστήματα του οικισμού. Καθώς θα γίνονται όλο και περισσότερες ανθρώπινες αποστολές στο φεγγάρι, το κόστος θα μειώνεται και η τεχνολογία θα εξελίσσεται και θα γίνεται πιο αποτελεσματική και αξιόπιστη. Μόλις συμβεί αυτό, ο σεληνιακός καταυλισμός μπορεί απλώς να επεκταθεί για να φιλοξενήσει περισσότερους ανθρώπους, μερικοί από τους οποίους θα μπορούσαν να είναι ακόμη και τουρίστες, επεκτείνοντας έτσι την παρουσία της ανθρωπότητας στο φεγγάρι.

Θεωρούμε ζωτικής σημασίας να έχουμε πάντα κάποιον ξύπνιο σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, γι' αυτό αποφασίσαμε ότι οι αστροναύτες θα έχουν διαφορετικούς κύκλους ύπνου. Ως αποτέλεσμα, το πλήρωμα θα χωριστεί ισόποσα σε τρεις βάρδιες (οι οποίες θα επικαλύπτονται για περίπου δύο ώρες για κοινωνικούς λόγους, καθώς όλη η ομάδα θα συναντιέται εκείνη την ώρα), έτσι ώστε τα πειράματα να διεξάγονται 24 ώρες το 24ωρο. Ανεξάρτητα από τη βάρδια στην οποία βρίσκεται ο αστροναύτης, αφού ξυπνήσει, θα κάνει την υγιεινή του και στη συνέχεια θα πάρει πρωινό στο χώρο φαγητού της βάσης μας (εικόνα 36). Μετά το πρωινό, το πλήρωμα θα μεταβεί στη μονάδα γυμναστηρίου (εικόνα 29), όπου κάθε μέλος θα κάνει τουλάχιστον μια ελάχιστη σωματική άσκηση για να διατηρείται σε φόρμα, υγιές και να καταπολεμά τις αρνητικές επιπτώσεις της χαμηλότερης βαρύτητας στο ανθρώπινο σώμα. Στη συνέχεια, κάθε μέλος του πληρώματος θα λάβει τις αντίστοιχες εργασίες του από τον επίγειο έλεγχο (εικόνα 22) και θα αρχίσει να εργάζεται στις εργασίες που του έχουν ανατεθεί μέσα στην ερευνητική μονάδα (εικόνα 21) ή, σε ειδικές περιπτώσεις, μπορεί να βγει έξω για να μελετήσει το περιβάλλον της σελήνης. Μετά το μισό της περιόδου εργασίας, το πλήρωμα θα επωφεληθεί από ένα διάλειμμα μιας ώρας για μεσημεριανό γεύμα και θα λάβει ένα γεύμα που αποτελείται από τρόφιμα θερμοκηπίου (εικόνα 33). Στη συνέχεια, οι αστροναύτες θα επιστρέψουν στη δουλειά τους μέχρι το τέλος του 8ωρου ερευνητικού προγράμματος. Στη συνέχεια, το πλήρωμα θα δειπνήσει, ενώ θα ακολουθήσει ελεύθερος χρόνος κατά τον οποίο ο καθένας θα μπορούσε να επιλέξει τι δραστηριότητες θα ήθελε να κάνει για να χαλαρώσει (να μιλήσει με τις οικογένειές του ή να διαβάσει ένα βιβλίο, για παράδειγμα). Για να αποκτήσουν μεγαλύτερη ενότητα μέσα στην ομάδα, μια φορά την εβδομάδα, οι αστροναύτες θα μπορούσαν να συμμετέχουν σε ειδικές δραστηριότητες, όπως να έχουν μια βραδιά ταινίας και να παίζουν επιτραπέζια παιχνίδια στο σαλόνι (εικόνα 37). Μετά από μια κουραστική μέρα, οι αστροναύτες κάνουν την υγιεινή τους (μπάνιο: εικόνα 30) και επιστρέφουν στο διαμέρισμά τους (εικόνα 31) για να κοιμηθούν για περίπου 8 ώρες, καθώς η ξεκούραση είναι υψίστης σημασίας για την αντιμετώπιση του στρες και των σκληρών συνθηκών της σεληνιακής επιφάνειας.