La mission qui nous a été confiée consistait à concevoir un camp lunaire. Le cahier des charges était totalement ouvert et nous avions toute latitude pour décider de la fonction du camp. Mon équipe a décidé que le camp aurait une durée de mission de trois mois et accueillerait quatre astronautes ayant une formation en chimie, en ingénierie, en médecine et en botanique. Le camp serait construit pour mener à bien cette mission, mais avec l'intention de l'utiliser à nouveau dans le cadre de missions plus longues à l'avenir. Lors de la conception du camp, nous avons essayé de prendre des décisions aussi réalistes que possible, et les décisions prises ont donc été influencées par : le coût du lancement de grandes pièces, la sécurité des astronautes, la valeur scientifique à acquérir et l'intérêt potentiel à créer. Le camp abritera des installations de vie et de travail pour quatre astronautes. Leur mission comprendra des excursions à l'extérieur du camp, ainsi que des expériences à l'intérieur. Ils auront donc besoin de plusieurs rovers en plus du camp lui-même, notamment un petit rover de type remorque pour transporter l'équipement et manipuler les modules pendant l'assemblage, un rover longue distance conçu pour servir de "canot de sauvetage" en cas d'urgence, et quelques robots paysagistes qui seraient envoyés avant l'arrivée des astronautes pour préparer le site d'atterrissage. Nous avons eu la chance de pouvoir créer un monde virtuel avec la base sur https://www.youtube.com/watch?v=LJ9pj4J4jX8 à l'aide de l'Occulus Headsets Quest 2.

Les plans présentés dans la section 4 pour quelques modules sont ceux d'une ancienne version de la base, et bien qu'ils soient très similaires à la version finale, ils diffèrent légèrement.

Une position équatoriale sur le côté le plus proche aurait une ligne de vue constante avec la Terre, un avantage certain, mais cela signifierait que les astronautes ne pourraient pas voir la partie du ciel située derrière la Lune. Malheureusement, les températures de surface près de l'équateur varient considérablement, ce qui rend difficile le maintien d'une base de surface dans cette position. Près des pôles, l'exposition au soleil est beaucoup plus faible. En fait, il y a plusieurs endroits près des pôles où le soleil ne brille littéralement jamais. Cela signifie que, bien qu'il fasse évidemment froid, les variations de température à ces endroits sont minimes. Par conséquent, les matériaux et la structure de la base peuvent être optimisés pour les températures froides près des pôles. De plus, les températures de surface étant beaucoup plus basses, de la glace peut se former près des pôles. En tenant compte de ces facteurs, nous avons choisi un cratère près du pôle sud à 42°E, 84,25°S.

Avant de pouvoir construire le camp lunaire sur la surface, il sera nécessaire de préparer la zone d'atterrissage. Pour ce faire, des rovers non habités seront envoyés sur le site d'atterrissage afin de déblayer la zone et d'aplanir les pentes si nécessaire, de manière à ce que le camp puisse être construit dans un endroit adéquat. Le camp principal se compose de dix modules, auxquels s'ajoutent une tour de communication et un module d'expérimentation placés sur le bord du cratère et qui seront commandés à distance. Pour réduire le risque de défaillance catastrophique, certains des modules seront construits sur Terre et simplement installés sur la lune, en les amarrant aux autres modules. En effet, il est beaucoup plus facile de garantir la fiabilité des modules sur Terre que sur la Lune. Les modules suivants seraient construits sur Terre : le sas, les modules d'habitation, de laboratoire, de toilettes, d'expérimentation et d'utilité, ainsi que le couloir flexible entre les hubs et la tour de communication (les échasses à actionnement hydraulique seraient également construites sur Terre). Les deux hubs seraient décomposés en éléments plus petits, car ils sont beaucoup trop grands pour être lancés en une seule pièce. Le module hydroponique serait fabriqué à partir d'une combinaison de pièces simples (telles que des bandes de titane et des briques en PEHD) et de pièces fabriquées sur Terre (telles que l'ensemble d'amarrage). Tous ces éléments seraient construits à l'aide de matériaux et de techniques (à l'exception du module hydroponique) typiques des modules habitables existants.

Comme mentionné dans la section 2.1, l'emplacement choisi offre déjà une protection importante. Le camp n'étant jamais directement éclairé par le soleil, il est protégé de manière très efficace contre le rayonnement solaire. Les seules autres sources de rayonnement sont le réacteur nucléaire qui alimente le camp et le rayonnement cosmique. Le réacteur est convenablement protégé, et tout rayonnement cosmique est bloqué par du PEHD d'une épaisseur d'au moins 20 cm afin de garantir une protection suffisante. Un autre danger est la poussière lunaire, qui adhère aux surfaces et cause divers problèmes, notamment des dommages potentiels aux poumons de l'astronaute, des dommages aux surfaces en raison de leurs propriétés abrasives, une réduction de l'efficacité des composants vulnérables tels que les joints, et des dommages aux combinaisons spatiales. Les filtres des systèmes environnementaux permettront d'éliminer les poussières qui pénètrent dans le camp, et l'entretien minutieux des combinaisons spatiales et des équipements après le retour à la base empêchera la poussière d'y pénétrer.

Afin de réduire les risques liés à l'extraction des ressources, de l'eau sera stockée dans la station spatiale Artemis lors des missions de ravitaillement de routine. Elle sera retirée lors de l'atterrissage. Nous pouvons compléter l'approvisionnement en extrayant de l'eau de la glace lunaire.

Là encore, afin de réduire les risques liés à l'extraction des ressources, nous stockerons de la nourriture dans la station spatiale Artemis en prévision de la mission, et l'approvisionnement sera complété par des expériences hydroponiques (bien que ces expériences ne soient pas en mesure d'assurer la subsistance de l'équipage à elles seules).

L'énergie sera fournie par un petit réacteur nucléaire inspiré du réacteur eVinci conçu par Westinghouse. Les volants d'inertie seront utilisés comme principale méthode de stockage de l'énergie, en raison de leur résistance aux conditions extrêmes, mais nous utiliserons des piles à combustible à hydrogène en raison de leur utilisation dans les vols spatiaux.

L'air sera également stocké dans la station spatiale Artemis et, une fois de plus, nous pouvons compléter l'approvisionnement en extrayant l'oxygène de la surface lunaire par réduction avec de l'hydrogène, qui représente environ 45% d'oxygène en masse.

L'objectif du camp est une mission de découverte. L'objectif est de tester et de démontrer des technologies et des techniques qui pourraient être utilisées à l'avenir pour des missions plus longues et, en fin de compte, pour une habitation à long terme. En effet, en termes de missions spatiales avec équipage, nous avons envoyé des personnes sur la Lune pendant quelques jours, nous avons eu des astronautes sur l'ISS pendant plusieurs mois, mais nous n'avons jamais eu d'astronautes qui sont restés sur la surface de la Lune pendant une longue période. Par conséquent, la première préoccupation, avant de commencer à envisager sérieusement des projets commerciaux ou touristiques, est de savoir si l'on peut réellement vivre sur la Lune. Les projets qui seraient entrepris comprendraient la culture de plantes (d'où le botaniste), l'étude de méthodes efficaces pour extraire l'oxygène et d'autres ressources du sol lunaire, et la fabrication de divers articles à l'aide des outils du module de fabrication.

L'objectif principal du camp lunaire est de déterminer s'il est possible d'habiter à long terme sur la lune. Pour ce faire, la journée des astronautes doit être aussi "normale" que possible. La plupart d'entre nous commencent leur journée par un petit-déjeuner, suivi d'une toilette et d'un habillage. C'est ainsi que les astronautes commenceront leur journée. Une brève réunion pour discuter des tâches prévues pour la journée et de la façon dont le travail s'est déroulé la veille suivra. Une fois ces activités terminées, les astronautes se répartissent en deux "équipes". La première équipe a une séance d'exercice au Hub A. L'exercice est important pour minimiser l'atrophie musculaire causée par la vie dans un environnement de faible gravité et pour maintenir un système cardiovasculaire fort. L'équipe 2, quant à elle, s'occupe de l'entretien général du camp, comme le rangement, le contrôle des plantes, etc. Les deux équipes s'échangent ensuite, l'équipe 1 s'occupant de l'entretien général et l'équipe 2 faisant de l'exercice. La raison de cette séparation est que le Hub A ne dispose pas de l'espace nécessaire pour que les quatre astronautes puissent faire de l'exercice en même temps. Les deux équipes se réunissent pour travailler sur les projets fixés pour la journée. Au cours des trois mois, les tâches seront très variées : préparation d'une sortie extravéhiculaire, maintenance, analyse d'échantillons, utilisation des installations de fabrication du Hub B, etc. Ces tâches seraient planifiées avant le début de la mission afin d'utiliser le temps de l'astronaute le plus efficacement possible, bien que des changements soient susceptibles d'être apportés au cours de la mission pour des raisons imprévues. Dans notre exemple de journée, les astronautes fabriquent une valve hydraulique de remplacement pour réparer une pompe de secours. Pour que la journée de travail soit aussi "normale" que possible, les équipes feront une pause pour le déjeuner vers la mi-journée. Une fois la vaisselle terminée, les astronautes s'attellent à leur prochaine tâche, qui consiste ce jour-là à planifier l'EVA de demain pour prélever des échantillons de sol. Cette période de travail sera plus longue que la session du matin et se terminera à temps pour le repas du soir, après quoi ils auront le temps de se détendre avant de tout fermer, de faire les vérifications de dernière minute (peut-être encore ces plantes) et de se coucher. L'heure elle-même serait synchronisée avec l'heure GMT