PIoneers (sanaleikki, joka sisältää jatkuvan PI:n) on nimi, joka kuvaa parhaiten tiimiämme, kun otetaan huomioon, että kuuleiristämme tulee uraauurtavan tieteellisen tutkimuksen keskus tuleviksi vuosikymmeniksi. Toivomme, että siirtokunnastamme voi tulla ponnahduslauta ihmisen läsnäolon laajentamisessa aurinkokunnassa kehittämällä ja testaamalla planeetan kolonisaation edellyttämiä ratkaisevia teknologioita. Ensinnäkin aiomme rakentaa leirimme laavaputkeen lähelle etelänapaa, joka on Maan lämpötilaa muistuttavien ominaisuuksien kannalta sopivin paikka kuussa ja josta löytyy myös vesijäätä, joka on astronauttien läsnäolon mahdollistava olennainen resurssi. Tukikohtamme koostuu moduuleista, jotka alkavat asuintiloista, tiedelaboratorioista ja hapen valmistusasemista. Näin on helppo ottaa käyttöön uusia alueita. Osa ensimmäisistä moduuleista valmistetaan valmiiksi Maassa ja kootaan kuussa, ja kun huomaamme tarvetta uusille tiloille, alamme rakentaa niitä kuussa saatavilla olevista materiaaleista. Sitä paitsi minimoimme mahdolliset vaarat sijoittamalla leirimme laavaputkeen, ja lisäksi otamme käyttöön redundantteja järjestelmiä. Ihmisten tarvitsemat elintärkeät resurssit ovat vesi (louhitaan etelänavan jäästä), ruoka (tuotetaan kuun kasvihuoneessa), sähkö (aurinkopaneeleista) ja ilma (elektrolyysillä kasveista ja myös regoliittia käyttämällä). Näin ollen luomme ympäristön, jossa astronautit voivat epäilemättä sopeutua ja keskittyä työhönsä kuututkijoina, kun elinolosuhteet ovat mahdollisimman samanlaiset kuin Maassa.

Tavoitteenamme on rakentaa tukikohta lähelle Kuun etelänapaa, jossa laavaputket muodostaisivat ihmisen elinympäristön. Ensisijaisena tavoitteenamme oli löytää paikka, jossa on kunnolliset elinolosuhteet astronauteille, jotka majoittavat kuuleirin. Siksi valintamme rajoittui napoihin, joissa lämpötila vaihtelee -50 °C:sta 0 °C:een, ihmiset saavat jatkuvasti auringonvaloa ja laavaputkien sisällä lämpötila on siedettävä. Ratkaiseva argumentti etelänavan puolesta oli vesijään esiintyminen, josta voisimme saada nestemäistä vettä, joka on välttämätöntä kuun leirissä asuville ihmisille. Lisäksi etelänavan alueen kraatterit estävät auringonvaloa pääsemästä sisälle (mikä on vahva seikka, jotta astronautit voisivat nukkua hyvin) ja sisältävät fossiilisia vetyä, jota voisimme käyttää hengitysilmaan, mutta ennen kaikkea polttoaineeksi.

Kun otetaan huomioon, että kuuleiri on tarkoitus rakentaa laavaputkeen ja että laavaputket voivat olla halkaisijaltaan hyvin suuria, pääidea olisi rakentaa leiri laavaputken pohjalle ja käyttää hissiä (kuva 19) kuun pinnalle pääsemiseksi. Ihannetapauksessa leirin pitäisi olla modulaarinen, jotta uusien osien integroiminen olisi helpompaa. Tällaisia moduuleja voivat olla elinympäristöt, tiedelaboratoriot, hapen valmistusasemat ja paljon muuta. Asumismoduulit yhdistetään ilmatiiviillä putkilla, jotta tarvittavien ilmalukkojen määrää voidaan rajoittaa. Moduulien on myös oltava ilmatiiviitä, ja niissä on oltava vahva ulkokuori, joka suojaa niitä säteilyltä ja mahdollisilta roskilta. Muodosta tulee kupoli, joka hajauttaa rasitusta. Aluksi kuutukikohta valmistetaan valmiiksi Maassa materiaaleista, kuten titaanista sen kovuuden vuoksi (erityisesti kuori), mutta myöhemmin voimme laajentaa sitä kuubetonista valmistetuilla rakennuksilla, joka on sekoitus kuusta saatavia rikki- ja kiviainesvaroja.

Ensinnäkin astronautteja on suojeltava kuupölyltä, 354 tunnin vuorokausisykliltä, säteilyltä, maanjäristyksiltä ja mikrometeoriittiräjähdyksiltä. Asettumalla etelänavalle laavaputkeen, jossa astronautit voivat nauttia auringonvalosta, voitamme monet vaarat. Maaperä on hyvä tapa suojata astronautteja säteilyltä ja mikrometeoriiteilta. Koska kuupöly voi aiheuttaa hengitysvaikeuksia ja huononemista, jos se pääsee suojaamme, meillä on suodattimet ja voimakas ilmavirtaus, jotta terävä ja runsas piidioksidi ei pääse siihen. Lisäksi rakennukseen tulee ilmalukko (kuva 8), josta astronautit voivat puhdistaa pölyn ennen asuintiloihin pääsyä. Suunnittelemme laavaputken seinien vahvistamista, jotta ne eivät sortuisi maanjäristyksen aikana. Etelänavalta tulevan lähes jatkuvan auringonvalon ansiosta voimme tuottaa sähköä suhteellisen edullisesti, joten tukikohdassamme on myös keinovaloa ja tarpeellinen lämmitysjärjestelmä.

Vesi on elintärkeä luonnonvara, jota ihmiset tarvitsevat selviytyäkseen, joten kiinnitimme siihen paljon huomiota. Pääajatuksemme on, että astronautit voivat poistaa vesijäätä navoilta, jotta he voivat elää yhdessä kuussa, mutta korkeiden lämpötilojen vuoksi tarvitaan tietysti erikoisvarusteita. Sitten käytämme poraa, jonka päällä on aurinkopaneelit (kuva 13). Näin työkalu kuumenee ja tunkeutuu kuun paksun kerroksen sisään. Näin voimme käyttää muita aurinkopaneeleita sulattamaan sitä sen jälkeen, kun olemme irrottaneet jään. Ammattilaisten laitteiden avulla voimme sitten suodattaa veden ja tuottaa terveellistä juomavettä. Aiomme suorittaa tämän prosessin kahdesti viikossa ja kerätä jäljelle jäävän veden säiliöön (kuva 17). Voimme käyttää suodatukseen myös kansainvälisen avaruusaseman vedenkierrätysjärjestelmää.

Lyhyesti sanottuna ruoka on energiaa, ja astronautit tarvitsevat sitä runsaasti. Jotta avaruuteen vietävän ruoan olisi mahdollisimman tehokasta, sen on ensinnäkin oltava kevyttä, kompaktia, maukasta, ravitsevaa ja kestettävä pitkään ilman jäähdytystä. Vaikka astronautit veisivät kuuhun kuinka paljon ruokaa tahansa, se ei silti riitä. Siksi meidän on myös tuotettava ruokaa kuussa. Ideaamme kuuluu olennainen kuun kasvihuone, joka peittää ilmakehän tai luonnollisen veden puutteen ja suojaa kasveja korkeilta lämpötiloilta. Kasvihuoneemme sisällä regoliitissa kasvatettavia kasveja ovat muun muassa perunat ja retiisit (C-vitamiini), tomaatit (A-vitamiini), selleri (kalium), Arabidopsis thaliana (kukkiva kasvi), silkkiäistoukkien munat (proteiini) ja salaatti (kalsium), jotka antavat avaruusmatkailijoillemme kipeästi tarvitsemiaan ravintoaineita. Astronautit tuottaisivat hiilidioksidia hengittämällä ja ottaisivat vettä kasveille virtsastaan Water Recycling System -järjestelmän avulla.

Energian keräämistä varten huomasimme, että kuussa on joitakin kohtia, kuten Shackletonin kraatterin reunalla etelänavalla, joissa on jatkuvaa auringonvaloa, ja välttääkseemme liian pitkään kestävien kuutamoöiden ongelman, sijoitimme kuuleirimme tuolle etelänavan alueelle. Voisimme siis sijoittaa sinne aurinkopaneeleita (kuva 14), mutta tarvitsemme myös joitakin rovereita (kuva 12) tuomaan energiaa tukikohtaan. Sitten voimme varastoida aurinkoenergiaa polttokennoihin (kuva 16), jotka voivat täyteen ladattuina kestää 17 päivää putkeen. Näin vältämme myös kuunpimennysten ongelman, kun Maa estää auringonvalon kokonaan.

Tärkein asia, jota ilman ihminen ei voi elää, on ilma, joten meidän oli pohdittava vakavasti tätä osaa hankkeesta. Ensinnäkin, ennen kuin lähdemme Maasta, valmistamme "tarvikkeita", joissa on tarpeeksi happea ensimmäisten kuun päivien ajaksi, ja alamme saada sitä, kun saavumme määränpäähämme (happiasema: kuva 27). Kasvit ovat keino tuottaa ilmaa, ja niitä voidaan käyttää sekä ilman että ravinnon tuottamiseen. Koska ne vievät kuitenkin aika paljon tilaa elektrolyysin avulla, voimme käyttää myös säiliöön jäävää vettä. Lisäksi voimme käsitellä happirikasta regoliittia. Yksi kokeellisesti todistettu menetelmä on sulasuolaelektrolyysi, jossa kuun maaperä sekoitetaan korkeissa lämpötiloissa kalsiumkloridiin, ja sitten, kun seoksen läpi johdetaan virtaa, happi kerääntyy anodin ympärille, josta se kerätään talteen.

Kuuleirimme perustarkoitus on tieteellinen, mutta ryhmämme on suunnitellut asutuksen niin, että se voidaan helposti ottaa uudelleen käyttöön, kun ihmisen läsnäolo alkaa väistämättä kasvaa Kuun pinnalla. Harkittuamme tähtitieteellisiä kustannuksia ja monia riskejä, jotka liittyvät ensimmäisiin kuuhun suuntautuviin tehtäviin, olemme päättäneet, että ensimmäisten asukkaidemme pitäisi olla tiedemiehiä ja insinöörejä. Uskomme, että he soveltuvat parhaiten päivittäisten kokeiden asianmukaiseen suorittamiseen sekä siirtokunnan monimutkaisten järjestelmien ylläpitämiseen ja parantamiseen. Kun ihmisen suorittamia kuutehtäviä tehdään yhä enemmän, kustannukset laskevat ja teknologia kehittyy ja tulee tehokkaammaksi ja luotettavammaksi. Kun näin tapahtuu, kuuleiriä voidaan yksinkertaisesti laajentaa niin, että sinne mahtuu enemmän ihmisiä, joista osa voisi olla jopa turisteja, ja näin ihmiskunnan läsnäolo kuussa lisääntyy.

Meille on tärkeää, että meillä on aina joku hereillä hätätilanteessa, joten olemme päättäneet, että astronauttien unijaksot vaihtelevat. Tämän seurauksena miehistö jaetaan tasan kolmeen vuoroon (jotka ovat päällekkäin noin kaksi tuntia sosiaalisista syistä, jolloin koko ryhmä kokoontuu yhteen), joten kokeet ovat käynnissä ympäri vuorokauden. Riippumatta siitä, missä vuorossa astronautti on, herättyään hän hoitaa hygieniansa ja syö sitten aamiaista tukikohtamme ruokailutilassa (kuva 36). Aamiaisen jälkeen miehistö menee kuntosalimoduuliin (kuva 29), jossa jokainen jäsen saa ainakin vähimmäismäärän liikuntaa pysyäkseen kunnossa ja terveenä ja torjuakseen alhaisemman painovoiman kielteisiä vaikutuksia ihmiskehoon. Sen jälkeen jokainen miehistön jäsen saa tehtävänsä maavalvonnasta (kuva 22) ja aloittaa työskentelyn tutkimusmoduulissa (kuva 21), tai erityistapauksissa he voivat mennä ulos tutkimaan kuun ympäristöä. Työajan puolenvälin jälkeen miehistö pitää tunnin lounastauon ja syö kasvihuoneruoista koostuvan aterian (kuva 33). Sen jälkeen astronautit palaisivat töihin 8-tuntisen tutkimusohjelman loppuun asti. Seuraavaksi miehistö syö päivällistä, jonka jälkeen on vapaa-aikaa, jolloin jokainen voi valita, mitä toimintaa haluaa tehdä rentoutuakseen (esimerkiksi jutella perheensä kanssa tai lukea kirjaa). Tiimin sisäisen yhtenäisyyden lisäämiseksi astronautit voivat kerran viikossa osallistua erityisiin aktiviteetteihin, kuten elokuvailtaan ja lautapelien pelaamiseen olohuoneessa (kuva 37). Kiireisen päivän jälkeen astronautit huolehtivat hygieniasta (kylpyhuone: kuva 30) ja palaavat asuintiloihinsa (kuva 31) nukkumaan noin kahdeksaksi tunniksi, sillä lepo on äärimmäisen tärkeää, jotta he selviytyisivät Kuun pinnalla vallitsevasta stressistä ja kovista olosuhteista.