Fin dall'inizio della vita, l'uomo è sempre stato affascinato dalla Luna. Che si trattasse di usare il nostro vicino lunare come un calendario nel cielo o di disegnarlo su tela, l'uomo ha nutrito un interesse duraturo per la Luna. Nel 1969, quando Neil Armstrong fece "il grande salto" per l'umanità, ci fece sognare di rendere la Luna una casa.

Man mano che la nostra comprensione del satellite è cresciuta, sono emerse sempre più sfide per la sua colonizzazione. Nonostante l'ambiente estremamente ostile, abbiamo immaginato una base lunare sostenibile per l'esplorazione e la ricerca situata al Polo Sud della Luna. Composta da un'unità di ricerca, un centro di spedizione, una sala server (per immagazzinare informazioni, conservare dati preziosi e garantire una via di telecomunicazione con la Terra), quattro camere da letto, un'unità di ristorazione, una palestra e un centro di relax, ospiterebbe 24 persone che dipendono da due fattorie di ossigeno e acqua riciclata.

Abbiamo scelto il Polo Sud della Luna come sede della nostra base per le sue numerose risorse. C'è il ghiaccio, che può essere sciolto per ottenere acqua eventualmente potabile. Questa regione ci fornisce metalli come l'alluminio, il calcio e il magnesio, utili per gli esperimenti e per la costruzione della base, oltre alla presenza di ossigeno e idrogeno. Il Polo Sud lunare presenta montagne e bacini che non sono rivolti verso la Terra e sarebbe un luogo ideale per ricevere segnali radio astronomici da un osservatorio radio terrestre.

Il Polo Sud lunare presenta una regione con i bordi dei crateri esposti a un'illuminazione solare quasi costante, ma l'interno dei crateri è permanentemente ombreggiato dalla luce solare. Alcune aree sono illuminate per circa 200 giorni, il che ci aiuterà a produrre energia.

In primo luogo, per poter costruire la nostra base lunare, dobbiamo trasportare strutture modulari utilizzando gli MPCV Orion (una classe di capsule parzialmente riutilizzabili). Poi legheremo insieme ogni modulo per formare un unico edificio solido. Al centro ci sarà un hub, al quale ogni modulo sarà collegato attraverso un corridoio. Quasi tutte le unità saranno rettangolari, tranne due: l'hub (che ha una forma ottagonale) e il laboratorio (che ha una forma triangolare). Per quanto riguarda i materiali che utilizzeremo, l'alluminio sarà fondamentale, perché non è molto denso ed è facile da trasportare. Sarà la sostanza principale per il pavimento, il soffitto e le pareti (larghe circa 20-30 cm, senza gli scudi Whipple, che sono fatti di Kevlar e Nextel). Dopo l'applicazione degli scudi, la parete crescerà in larghezza fino a circa 40 cm. All'interno di ogni singola parete, ci saranno speciali circuiti elettrici e sistemi di circolazione dell'acqua per fornire tutta la base. In caso di emergenza, ogni modulo sarà dotato di una serie di propulsori che lo aiuteranno a decollare rapidamente, se necessario. Le fattorie alimentari saranno vicine alla base, ma per il trasporto porteremo un rover, dotato di scudi Whipple, ma anche un rover più leggero.

Poiché la Luna è un ambiente molto ostile, che presenta ondate di radiazioni e detriti volanti, dobbiamo tenere presente che la sicurezza delle persone deve essere una priorità assoluta.

Quando si tratta di difendere la nostra base da collisioni esterne con detriti inaspettati, la schermatura è un elemento fondamentale per garantire la sicurezza dei nostri abitanti. Per questo motivo, abbiamo scelto gli scudi Whipple e gli scudi Whipple imbottiti come mezzo per tenere tutti al sicuro e garantire un buon ambiente di lavoro.

Poiché le radiazioni hanno dimostrato di avere un effetto devastante sull'organismo, dobbiamo trovare un modo per proteggere gli abitanti della nostra base, e quindi gli scudi Whipple imbottiti sono molto utili, poiché il Kevlar al loro interno offre questo tipo di protezione. Inoltre, dobbiamo tenere le persone al sicuro anche all'esterno, quindi aggiungendo il polietilene alle loro tute spaziali, possiamo diminuire gli effetti nocivi della loro esposizione.

Tenendo conto del fatto che non possiamo contare su un'acqua infinita estratta dalla Luna, abbiamo immaginato un sistema che ricicla costantemente l'acqua filtrata dai fluidi corporei e da altri usi intorno alla base. Tuttavia, anche se in questo sistema non perderemo acqua (o se la perdiamo sarà così piccola da essere insignificante), per 24 persone avremmo comunque un deficit di circa 13,68 litri. Per ovviare a questo problema utilizzeremo un serbatoio d'acqua da 50 litri portato dalla Terra, che sarà più che sufficiente.

Poiché la maggior parte delle diete a base di carne si rivelano molto inefficienti dal punto di vista del consumo energetico, ci rivolgeremo a diete a base vegetale. Grazie alle recenti scoperte in questo campo, è molto facile ottenere questo risultato. Per questo motivo, abbiamo progettato 130 unità di coltivazione (che forniranno una resa sufficiente per avere anche qualche avanzo in caso di emergenza o se alcune unità vengono distrutte) che possono ospitare piante che crescono sia orizzontalmente (come le patate, ad esempio) che verticalmente (come i pomodori). Le unità saranno costruite in acciaio e vetro antiproiettile, in modo da avere un vantaggio nell'ambiente ostile lunare.

Collegandosi all'ultimo punto, le 130 unità agricole per le piccole colture saranno dotate di pannelli solari in perovskite (molto promettenti e flessibili) per i tetti. Questo si tradurrà in 2252,25 metri quadrati di pannelli solari (ogni unità dispone di 17,325 metri quadrati) che, insieme alle circostanze molto favorevoli (esposizione al sole quasi costante), basteranno ad alimentare l'intera base e tutte le altre estensioni: la resa sarà di 12805,45 kWh al giorno. Che si traduce in 533,56 kWh per persona (contro i 219 kWh consumati negli Stati Uniti per persona nel 2019).

Per ottenere l'O2 necessario agli abitanti, utilizzeremo 2 grandi unità di coltivazione di piante, ognuna delle quali ospiterà 5 alberi, uno stagno centrale pieno di alghe (Wolffia globossa) - che possono essere consumate in modo sicuro se necessario - e felci che porteranno a un ecosistema sano. Inoltre, è possibile raccogliere l'O2 in eccesso dalle piccole piante. In entrambi i casi, utilizzeremo un sistema di valvole e tubi per regolare la pressione e monitorare l'ingresso e l'estrazione del gas.

Per ottenere l'O2 necessario agli abitanti, utilizzeremo 2 grandi unità di coltivazione di piante, ognuna delle quali ospiterà 5 alberi, uno stagno centrale pieno di alghe (Wolffia globossa) - che possono essere consumate in modo sicuro se necessario - e felci che porteranno a un ecosistema sano. Inoltre, è possibile raccogliere l'O2 in eccesso dalle piccole piante. In entrambi i casi, utilizzeremo un sistema di valvole e tubi per regolare la pressione e monitorare l'ingresso e l'estrazione del gas.

Il concetto di "giorno" sulla Luna è un po' astratto, dato che il sole rimane in cielo per circa 29,5 giorni terrestri. Per un abitante della base lunare, situata al Polo Sud, un giorno sarà trascorso sotto l'illuminazione quasi costante del sole, con una temperatura superficiale di circa -13° C. La routine quotidiana di un essere umano sulla Luna si dividerebbe in 3 categorie:

-tempo libero (dormire e socializzare con gli altri abitanti): Il tempo libero consiste in diversi giochi mentali che esercitano le capacità di team building, nell'ascolto di musica, nella visione di film e nella lettura di libri, attività che contribuiscono alla salute mentale degli astronauti.

-Esercizio fisico e alimentazione: Se non fanno esercizio, le loro ossa e i loro muscoli si indeboliranno, poiché l'accelerazione gravitazionale lunare è di 1,62 m/s2, circa 6 volte inferiore a quella terrestre. Gli astronauti possono allenarsi facendo esercizi speciali, utilizzando corde elastiche per massimizzare l'efficienza dell'allenamento. Vivranno con una dieta a base vegetale prodotta dalle unità di coltivazione.

-svolgere il dovere individuale di ciascuno. La terza categoria dipende dalla professione di ciascun membro. Alcuni possono effettuare esperimenti sulla superficie lunare, utilizzando rover e tute, mentre altri possono aiutare a coltivare il cibo o a mantenere la base in uno stato funzionale. Poiché la base lunare sarà in costante sviluppo, parte dell'equipaggio effettuerà missioni periodiche per ampliare le strutture. L'equipaggio lavorerà a turni per garantire che la base sia costantemente sorvegliata e che tutti i sistemi critici, come il supporto vitale, funzionino come previsto. Ci saranno tre turni di 8 ore, suddivisi tra i membri della base. Un giorno alla settimana sarà libero per ogni astronauta, ma gestito in modo che in ogni momento ci siano almeno tre persone in grado di supervisionare la base e controllare i sistemi. Tutti i compiti saranno organizzati e discussi in riunioni generali tra un turno e l'altro.

La chiave per mantenere un equipaggio ben coordinato è trascorrere del tempo comunicando tra loro e condividendo i propri pensieri sulle esperienze vissute. Le attività ricreative hanno un ruolo importante nel miglioramento della salute mentale degli astronauti, sostituendo le cose che mancano della loro vita sulla Terra.