PIoneers (jeu de mots incluant la constante PI) est le nom qui décrit le mieux notre équipe, étant donné que notre camp lunaire sera un centre de recherche scientifique révolutionnaire pour les décennies à venir. Nous espérons que notre colonie pourra devenir un tremplin pour étendre la présence humaine dans le système solaire en développant et en testant les technologies cruciales nécessaires à la colonisation planétaire. Tout d'abord, nous prévoyons de construire notre camp dans un tube de lave près du pôle sud, l'endroit le plus pratique sur la lune en termes de similitude avec la température terrestre, et où l'on peut également trouver de la glace d'eau, une ressource essentielle qui permet la présence des astronautes. Notre base sera constituée de modules, à commencer par des habitats, des laboratoires scientifiques et des stations de fabrication d'oxygène. De cette façon, il sera facile d'introduire de nouvelles zones. Certains des premiers modules seront préfabriqués sur Terre et assemblés sur la Lune, et, au fur et à mesure que nous découvrirons la nécessité de nouveaux espaces, nous commencerons à les construire avec des matériaux disponibles sur la Lune. De plus, non seulement nous minimisons les dangers possibles en plaçant notre camp dans un tube de lave, mais nous incorporons également des systèmes redondants. Les ressources vitales dont l'homme a besoin sont l'eau (extraite de la glace du pôle sud), la nourriture (produite dans une serre lunaire), l'énergie (fournie par des panneaux solaires) et l'air (par électrolyse à partir des plantes et aussi en utilisant le régolithe). Par conséquent, nous créons un environnement où les astronautes peuvent sans aucun doute s'adapter et se concentrer sur leur travail de chercheurs lunaires, les conditions de vie étant aussi semblables que possible à celles de la Terre.

Notre objectif est de construire notre base près du pôle sud lunaire, où des tubes de lave constitueraient l'enceinte de l'habitat humain. Notre priorité absolue était de trouver un endroit offrant des conditions de vie décentes pour les astronautes qui accueilleront le camp lunaire. Notre choix s'est donc limité aux pôles, où les températures varient de -50°C à 0°C, où les gens bénéficient d'un ensoleillement constant et où, à l'intérieur des tubes de lave, les températures sont supportables. L'argument décisif en faveur du pôle sud était la présence de glace d'eau à partir de laquelle nous pourrions obtenir de l'eau liquide, indispensable pour les personnes vivant sur notre camp lunaire. De plus, les cratères de la zone du pôle sud empêchent la lumière du soleil de pénétrer à l'intérieur (un point fort pour que les astronautes puissent bien dormir) et contiennent une trace fossile d'hydrogène, que nous pourrions utiliser pour l'air respirable, mais surtout pour le carburant.

En tenant compte du fait que nous avons l'intention de construire le camp lunaire dans un tube de lave et du fait qu'ils peuvent avoir un très grand diamètre, l'idée principale serait de le faire au fond du tube de lave et d'utiliser un ascenseur (image 19) pour atteindre la surface de la lune. Idéalement, le camp devrait être modulaire afin que l'intégration de nouvelles parties soit plus facile. Ces modules peuvent être des habitats, des laboratoires scientifiques, des stations pour fabriquer de l'oxygène, etc. Les modules d'habitation seront reliés par des tubes hermétiques, afin de limiter le nombre de sas nécessaires. Ces modules doivent également être étanches et posséder une coque extérieure solide pour les protéger des radiations et des débris potentiels. La forme sera celle d'un dôme pour disperser les contraintes. Dans un premier temps, la base lunaire sera préfabriquée sur Terre à partir de matériaux comme le titane pour sa dureté (notamment la coque), mais par la suite nous pourrons étendre avec des bâtiments en béton lunaire, qui est un mélange de soufre et de ressources en granulats accessibles depuis la lune.

Tout d'abord, nous devons protéger les astronautes de la poussière lunaire, du cycle jour-nuit de 354 heures, des radiations, des tremblements de terre et des explosions de micrométéorites. En nous installant dans un tube de lave au pôle sud, où les astronautes peuvent profiter de la lumière du soleil, nous surmontons de nombreux dangers. Le sol est un excellent moyen de protéger les astronautes des radiations et des micrométéorites. Comme la poussière de la lune peut causer des problèmes respiratoires et une détérioration si elle pénètre dans notre abri, nous disposerons de filtres et d'un fort débit d'air afin que la silice tranchante et abondante n'y pénètre pas. En outre, il y aura un sas (image 8) où les astronautes pourront nettoyer la poussière avant d'entrer dans la zone d'habitation. Nous prévoyons de renforcer les parois du tube de lave pour éviter qu'elles ne s'effondrent en cas de tremblement de terre. Grâce à la lumière solaire quasi-perpétuelle du pôle sud, nous pouvons produire de l'électricité de manière relativement bon marché. Notre base disposera donc également d'une lumière artificielle et d'un système de chauffage indispensable.

L'eau est une ressource vitale dont les humains ont besoin pour survivre, c'est pourquoi nous avons accordé une grande attention à ce sujet. Notre idée principale est que les astronautes peuvent extraire la glace d'eau des pôles pour coexister sur la lune, mais avec l'équipement spécial requis en raison des températures élevées, bien sûr. Nous utiliserons donc une foreuse surmontée de panneaux solaires (image 13). De cette façon, l'outil chauffera et pénétrera à l'intérieur de l'épaisse couche de la lune. Ainsi, nous pourrons utiliser d'autres panneaux solaires pour la faire fondre après avoir extrait la glace. À l'aide d'un équipement professionnel, nous pourrons ensuite filtrer l'eau et produire une eau potable saine. Nous avons l'intention d'effectuer ce processus deux fois par semaine et de recueillir l'eau restante dans un réservoir (image 17). Nous pouvons également utiliser le système de recyclage de l'eau de la Station spatiale internationale pour la filtration.

En bref, la nourriture est synonyme d'énergie, et nos astronautes en ont besoin en abondance. Tout d'abord, pour être aussi efficace que possible, la nourriture emportée dans l'espace doit être légère, compacte, savoureuse, nutritive et durable pendant de longues périodes sans réfrigération. Cependant, quelle que soit la quantité de nourriture que les astronautes apporteront sur la Lune, elle ne sera toujours pas suffisante. Par conséquent, nous devons également produire de la nourriture sur la Lune. Notre idée consiste à créer une serre lunaire indispensable pour pallier le manque d'atmosphère ou d'eau naturelle et protéger les plantes des températures élevées. Les plantes cultivées dans notre serre dans le régolithe comprennent des pommes de terre et des radis (vitamine C), des tomates (vitamine A), du céleri (potassium), de l'Arabidopsis thaliana (une plante à fleurs), des œufs de ver à soie (protéines) et de la laitue (calcium), qui fourniront à nos explorateurs de l'espace les nutriments dont ils ont tant besoin. Les astronautes fourniront du dioxyde de carbone en respirant et extrairont l'eau pour les plantes à partir de leur urine en utilisant le système de recyclage de l'eau.

Pour la collecte d'énergie, nous avons remarqué qu'il y a certains endroits sur la lune, comme le bord du cratère Shackleton au pôle Sud, qui ont un ensoleillement permanent, et pour éviter le problème des nuits de lune qui durent trop longtemps, nous avons placé notre camp lunaire dans cette zone du pôle Sud. Nous pourrions donc y installer des panneaux solaires (image 14), mais nous avons également besoin de quelques rovers (image 12) pour apporter l'énergie à la base. Ensuite, nous pouvons stocker l'énergie solaire dans des piles à combustible (image 16), qui peuvent durer 17 jours d'affilée lorsqu'elles sont complètement chargées. De cette manière, nous évitons également le problème des éclipses lunaires, lorsque la Terre bloque entièrement la lumière du soleil.

La chose la plus importante sans laquelle l'homme ne peut pas vivre est l'air, nous avons donc dû réfléchir sérieusement à cette partie du projet. Tout d'abord, avant de quitter la Terre, nous allons faire des "provisions" contenant suffisamment d'oxygène pour les premiers jours sur la Lune, et nous commencerons à en recevoir une fois arrivés à destination (station d'oxygène : image 27). Les plantes sont un moyen de produire de l'air et peuvent être utilisées à la fois pour l'air et la nourriture. Cependant, comme elles prennent beaucoup de place par électrolyse, nous pouvons également utiliser l'eau restante dans le réservoir. En outre, nous pouvons traiter le régolithe riche en oxygène. Une méthode éprouvée expérimentalement est l'électrolyse des sels fondus, qui consiste à mélanger le sol lunaire à haute température avec du chlorure de calcium, puis, en faisant passer un courant dans le mélange, l'oxygène se rassemble autour de l'anode où il est récolté.

L'objectif de base de notre camp lunaire sera scientifique, mais notre équipe a conçu la colonie de manière à ce qu'elle puisse facilement être réaffectée une fois que la présence humaine commencera inévitablement à se développer sur la surface lunaire. Après avoir considéré les coûts astronomiques et les nombreux risques associés aux premières missions vers la lune, nous avons décidé que nos premiers colons devraient être des scientifiques et des ingénieurs. Nous pensons qu'ils seront les mieux placés pour mener à bien les expériences quotidiennes tout en assurant la maintenance et la mise à niveau des systèmes complexes de la colonie. Au fur et à mesure que les missions humaines sur la lune se multiplieront, les coûts diminueront et la technologie progressera, devenant plus efficace et plus fiable. Une fois que cela sera le cas, le camp lunaire pourra simplement être agrandi pour accueillir davantage de personnes, dont certaines pourraient même être des touristes, étendant ainsi la présence de l'humanité sur la lune.

Nous estimons qu'il est crucial d'avoir toujours quelqu'un de réveillé en cas d'urgence. Nous avons donc décidé que les astronautes auront des cycles de sommeil différents. Par conséquent, l'équipage sera divisé en trois équipes égales (qui se chevauchent pendant environ deux heures à des fins sociales, toute l'équipe se réunissant à ce moment-là), de sorte que les expériences se déroulent 24 heures sur 24, 7 jours sur 7. Quelle que soit l'équipe à laquelle appartient l'astronaute, après son réveil, il fera ses besoins d'hygiène et prendra son petit-déjeuner dans la salle à manger de notre base (image 36). Après le petit-déjeuner, l'équipage se rendra dans le module de gymnastique (image 29), où chaque membre fera un minimum d'exercice physique pour rester en forme, en bonne santé et combattre les effets négatifs de la faible gravité sur le corps humain. Ensuite, chaque membre de l'équipage recevra ses tâches respectives du contrôle au sol (image 22) et commencera à travailler à l'intérieur du module de recherche (image 21) ou, lors d'occasions spéciales, il pourra sortir pour étudier l'environnement lunaire. Après la moitié de la période de travail, l'équipage bénéficiera d'une pause déjeuner d'une heure et prendra un repas composé d'aliments de serre (image 33). Ensuite, les astronautes se remettront au travail jusqu'à la fin du programme de recherche de 8 heures. Ensuite, l'équipage dîne, suivi d'un temps libre où chacun peut choisir les activités qu'il souhaite faire pour se détendre (parler à sa famille ou lire un livre, par exemple). Pour renforcer l'unité de l'équipe, une fois par semaine, les astronautes peuvent participer à des activités spéciales, comme une soirée cinéma ou des jeux de société dans le salon (image 37). Après une journée bien remplie, les astronautes font leur toilette (salle de bain : image 30) et retournent dans leurs quartiers (image 31) pour dormir pendant environ 8 heures, car le repos est de la plus haute importance pour faire face au stress et aux conditions difficiles de la surface lunaire.