Il brief che ci è stato dato era di progettare un campo lunare. Il brief era completamente aperto e ci è stata data libertà di decidere la funzione del campo. Il mio team ha deciso che il campo avrebbe avuto una durata di missione di tre mesi, ospitando quattro astronauti con un background in chimica, ingegneria, medicina e botanica. Il campo sarebbe stato costruito per portare a termine questa missione, ma con la prospettiva di utilizzarlo nuovamente in missioni possibilmente più lunghe in futuro. Nel progettare il campo abbiamo cercato di prendere decisioni il più possibile realistiche, quindi le decisioni prese sono state influenzate da: il costo del lancio di grandi parti, la sicurezza degli astronauti, il valore scientifico da ottenere e il potenziale interesse da creare. Il campo ospiterà strutture di vita e di lavoro per quattro astronauti. La loro missione comprenderà escursioni all'esterno del campo, oltre a esperimenti e simili all'interno, quindi avranno bisogno di diversi rover oltre al campo stesso, tra cui un piccolo rover simile a un rimorchio per trasportare le attrezzature e manipolare i moduli durante l'assemblaggio, un rover a lunga distanza progettato per agire come una "scialuppa di salvataggio" in caso di emergenza, e alcuni robot paesaggistici che verrebbero inviati prima dell'arrivo degli astronauti per preparare il sito di atterraggio. Abbiamo avuto la fortuna di poter creare un mondo VR con la Base in https://www.youtube.com/watch?v=LJ9pj4J4jX8, utilizzando Occulus Headsets Quest 2.

I progetti illustrati nella sezione 4 per alcuni moduli si riferiscono a una versione precedente della base, quindi, sebbene siano molto simili alla versione finale, differiscono leggermente.

Una posizione equatoriale sul lato vicino avrebbe una linea di vista costante con la Terra, un indubbio vantaggio, ma significherebbe che gli astronauti non sarebbero in grado di vedere la porzione di cielo dietro la luna. Purtroppo, le temperature di superficie vicino all'equatore variano drasticamente, rendendo difficile mantenere una base di superficie in questa posizione. In prossimità dei poli, l'esposizione al sole è molto più bassa. In effetti, ci sono diverse località vicino ai poli dove il sole non splende letteralmente mai. Ciò significa che, pur essendo ovviamente freddo, la variazione di temperatura in queste località è minima. Di conseguenza, i materiali e la struttura della base possono essere ottimizzati per le basse temperature in prossimità dei poli. Inoltre, poiché le temperature superficiali sono molto più basse, in prossimità dei poli si può formare del ghiaccio. Tenendo conto di questi fattori, abbiamo scelto un cratere vicino al polo sud a 42°E, 84,25°S.

Prima di poter costruire il campo lunare sulla superficie, sarà necessario preparare l'area di atterraggio. A tal fine, verranno inviati sul sito di atterraggio dei rover senza equipaggio, i quali provvederanno a ripulire l'area e a spianare i pendii, se necessario, in modo da creare un luogo adatto alla costruzione del campo. Il campo principale è composto da dieci moduli, con un'ulteriore torre di comunicazione e un modulo per esperimenti posizionati sul bordo del cratere che saranno gestiti a distanza. Per ridurre il rischio di guasti catastrofici, alcuni dei moduli saranno costruiti sulla Terra e semplicemente installati sulla Luna, agganciandoli agli altri moduli. Questo perché è molto più facile garantire l'affidabilità dei moduli sulla Terra che sulla Luna. I seguenti moduli verrebbero realizzati sulla Terra: la camera di compensazione, i moduli abitativi, di laboratorio, di toilette, di esperimento e di utilità, nonché il corridoio flessibile tra gli hub e la torre di comunicazione (anche i trampoli ad azionamento idraulico verrebbero costruiti sulla Terra). I due hub verrebbero scomposti in componenti più piccoli, poiché sono troppo grandi per essere lanciati in un unico pezzo. Il modulo idroponico sarebbe realizzato con una combinazione di parti semplici (come strisce di titanio e mattoni HDPE) e parti fabbricate sulla Terra (come il gruppo di attracco). Tutti questi elementi sarebbero costruiti con materiali e tecniche (a parte il modulo idroponico) tipici dei moduli abitabili esistenti.

Come indicato nella sezione 2.1, il luogo scelto offre già una protezione significativa. Poiché il campo non è mai illuminato direttamente dal sole, è schermato in modo abbastanza efficace dalle radiazioni solari. Le uniche altre fonti di radiazioni sono il reattore nucleare che alimenta il campo e la radiazione cosmica. Il reattore è adeguatamente schermato e le radiazioni cosmiche sono bloccate da HDPE di almeno 20 cm di spessore per garantire una protezione sufficiente. Un altro pericolo è rappresentato dalla polvere lunare, che si attacca alle superfici e causa vari problemi, tra cui potenziali danni ai polmoni degli astronauti, danni alle superfici a causa delle sue proprietà abrasive, riduzione dell'efficacia di componenti vulnerabili come le guarnizioni e danni alle tute spaziali. I filtri nei sistemi ambientali garantiranno che se la polvere entra nel campo venga rimossa, e un'attenta manutenzione delle tute spaziali e delle attrezzature dopo il rientro alla base impedirà alla polvere di entrare nella base.

Per ridurre i rischi legati all'estrazione di risorse, l'acqua sarà immagazzinata nella stazione spaziale Artemis durante le missioni di rifornimento di routine. Verrà tolta durante l'atterraggio. Possiamo integrare le scorte estraendo acqua dal ghiaccio lunare.

Anche in questo caso, per ridurre il rischio associato all'estrazione delle risorse, faremo scorte di cibo nella stazione spaziale Artemis in vista della missione, e le scorte saranno integrate dagli esperimenti idroponici (anche se questi esperimenti non sarebbero in grado di sostenere l'equipaggio da soli).

L'energia sarà fornita da un piccolo reattore nucleare sul modello del reattore eVinci progettato da Westinghouse. I volani saranno utilizzati come metodo principale di immagazzinamento dell'energia, grazie alla loro resistenza a condizioni estreme, anche se utilizzeremo celle a combustibile a idrogeno per il loro uso nel volo spaziale.

Anche l'aria sarà immagazzinata nella stazione spaziale Artemis e, ancora una volta, potremo integrare le scorte estraendo l'ossigeno dalla superficie lunare per riduzione con l'idrogeno, che è circa 45% di ossigeno in massa.

Lo scopo del campo è una missione di scoperta. L'obiettivo è quello di testare e dimostrare tecnologie e tecniche che potrebbero essere utilizzate in futuro per missioni più lunghe e, in ultima analisi, per l'abitabilità a lungo termine. Infatti, in termini di missioni spaziali con equipaggio, abbiamo inviato persone sulla Luna per alcuni giorni, abbiamo avuto astronauti sulla ISS per diversi mesi, ma non abbiamo mai avuto astronauti che rimanessero sulla superficie della Luna per un periodo prolungato. Di conseguenza, la prima preoccupazione, prima di iniziare a pensare seriamente a iniziative commerciali o turistiche, è quella di stabilire se sia possibile vivere davvero sulla Luna. I progetti che si potrebbero intraprendere includono la coltivazione di piante (da qui il botanico), lo studio di metodi efficaci per estrarre ossigeno e altre risorse dal suolo lunare e la produzione di vari oggetti utilizzando gli strumenti del modulo di fabbricazione.

L'indagine principale del campo lunare consiste nel decidere se sia possibile abitare a lungo sulla Luna. A tal fine, la giornata degli astronauti deve essere il più possibile "normale". La maggior parte di noi inizia la giornata con la colazione, seguita dall'igiene personale e dal vestirsi. È così che gli astronauti inizieranno la loro giornata. Seguirà una breve riunione per discutere dei compiti previsti per la giornata e di come è andato il lavoro ieri. Una volta terminate queste attività, gli astronauti si dividono in due "squadre". La squadra uno svolge una sessione di esercizi nell'Hub A. L'esercizio fisico è importante per ridurre al minimo l'atrofia muscolare causata dalla vita in un ambiente a bassa gravità e per mantenere forte il sistema cardiovascolare. La seconda squadra, invece, si occupa della manutenzione generale del campo, come il riordino, il controllo delle piante, ecc. Le due squadre poi si scambiano: la squadra uno si occupa della manutenzione generale e la squadra due dell'esercizio fisico. La ragione di questa divisione è che l'Hub A non ha lo spazio necessario per far esercitare tutti e quattro gli astronauti contemporaneamente. Le due squadre si riuniscono per lavorare ai progetti stabiliti per la giornata. Nel corso dei tre mesi, ci sarà un'ampia gamma di compiti, come la preparazione per un'EVA, la manutenzione, l'analisi di campioni, l'utilizzo delle strutture di fabbricazione dell'Hub B e così via. Questi compiti verrebbero pianificati prima dell'inizio della missione, in modo da utilizzare il tempo dell'astronauta nel modo più efficace, anche se è probabile che vengano apportate modifiche durante la missione per motivi imprevisti. Per la nostra giornata di esempio, gli astronauti realizzeranno una valvola idraulica di ricambio per riparare una pompa di riserva. Anche in questo caso, mantenendo la giornata lavorativa il più possibile "normale", le squadre si fermeranno per il pranzo intorno a metà giornata. Dopo aver lavato i piatti, gli astronauti si dedicano al loro compito successivo, che in questa giornata particolare consiste nel pianificare l'EVA di domani per raccogliere campioni di terreno. Questo periodo di lavoro sarebbe più lungo della sessione mattutina e si concluderebbe in tempo per il pasto serale, dopo il quale avrebbero tempo per rilassarsi prima di chiudere tutto, fare i controlli dell'ultimo minuto (forse di nuovo le piante) e ritirarsi a letto. L'ora del giorno sarebbe sincronizzata con il GMT