Sotto missione Conatur Lunar, la nostra base Santuario intende essere una struttura di ricerca innovativa, che cerca di scoprire e comprendere meglio la storia geologica della superficie lunare. 

• La fase primaria sarà incentrata sull'autosufficienza, con particolare attenzione alla costruzione e alla raccolta delle risorse necessarie.
• In seguito, le operazioni secondarie del nostro progetto si sposteranno verso la ricerca e la sperimentazione.

Le indagini condotte nel nostro laboratorio, che prevedono un'analisi approfondita della formazione e della composizione della polvere lunare, saranno utilizzate per costruire una documentazione più accurata del passato della Luna e del nostro pianeta. Alla fine, i dati raccolti saranno utilizzati per informare i moderni progressi della tecnologia di colonizzazione ed esplorazione lunare.

SantuarioIl modello 3D illustra l'intenzione del nostro progetto di fornire protezione, consentendo allo stesso tempo di svolgere le attività. Il piano sotterraneo è composto da zone abitative, tecniche, agricole e di stoccaggio, che forniscono all'equipaggio di quattro persone gli strumenti necessari per vivere e lavorare comodamente durante la missione. 

Mentre Conatur LunarGli obiettivi preliminari del progetto sono basati sull'esame, ma i risultati ottenuti potrebbero eventualmente consentirci di passare a una terza fase più complessa.

• Dati alla mano, il successo della nostra base nelle sue fasi iniziali e l'esperienza diretta degli astronauti possono essere considerati una possibilità di avanzamento verso la colonizzazione lunare. Si spera che, grazie alla capacità di espansione e a progressi come la produzione di combustibile, le applicazioni dei nostri progetti possano passare in futuro da una mentalità individuale a una multifunzionale.

Pensiamo di collocare la nostra base sul bordo del cratere De Gerlache. Situata lungo il lembo meridionale della Luna (con coordinate lunari 88.5°S, 87.1°W), offre un orientamento verso la Terra, ideale per ridurre al minimo le distanze di viaggio e i canali di comunicazione.

L'evidenza supportata da 24.000 immagini di telecamere ad ampio raggio e 31.500 ad area ristretta denota che il nostro sito è situato vicino a un punto di illuminazione perenne. Con valori minimi e massimi giornalieri di 64% e 98%, De Gerlache può essere considerato favorevole per la sua capacità di sfruttare l'energia solare. 

L'orlo stesso del cratere offre un terreno ideale, in quanto è un'area pianeggiante che verrà utilizzata per posizionare piattaforme di atterraggio, pannelli solari e attrezzature di ricerca. Inoltre, la presenza di depositi di ghiaccio lunare consentirà la raccolta autonoma di acqua.

La prima fase di costruzione della nostra base intende essere non presidiata. Consentiremo l'uso della robotica e di una fresa per tunnel di 17,6 metri di diametro per perforare il fianco del cratere. Tracciando le coordinate di atterraggio vicino a un tubo di lava noto, consentiamo un'ulteriore espansione futura in caso di necessità. Il sito sotterraneo illustra una difesa naturale contro le radiazioni e gli impatti dei detriti, oltre a trarre vantaggio dall'ambiente naturale (ad esempio, la riduzione della manodopera adattando lo spazio della cavità naturale).

Una volta raggiunto il cratere, la trivella verrà utilizzata per allungare lo spazio disponibile, mentre la robotica seguirà dietro rilasciando dei gonfiabili per evitare che la struttura ceda. Le condizioni atmosferiche saranno create attraverso il trasporto di gas come H₂, N₂ e O₂, mentre la robotica raccoglierà il suolo lunare come materiale stampabile in 3D per costruire le fondamenta e le pareti esterne. Inoltre, assembleranno le piattaforme di atterraggio esterne necessarie per consentire la successiva fase di transizione.

La fase successiva prevede l'invio del nostro equipaggio con equipaggio accanto alle attrezzature e ai materiali più specifici che necessitano di essere installati: questo includerà l'installazione di attrezzature specializzate come i recuperatori di O₂, l'assemblaggio dei nostri rover e il rinforzo di qualsiasi struttura soggetta a danni durante il trasporto. Dopo l'intervento umano, la base dovrebbe essere completamente funzionante e l'equipaggio si insedierà, mentre la robotica servirà ora come apparecchiatura per l'assistenza e la riparazione.

Diversi pericoli rappresentano un rischio elevato, ognuno dei quali deve essere affrontato singolarmente per preservare la vita:

Le radiazioni sono pari a 60 microsievert (circa 200 volte i livelli terrestri). L'equipaggio indosserà dosimetri per monitorare il proprio grado di esposizione. Le aree sottoposte a forte occupazione, come gli alloggi e i dormitori, saranno dotate di una schermatura aumentata come ulteriore mitigazione.

Il gradiente di temperatura previsto per la nostra base può essere riscaldato per soddisfare i requisiti per l'abitazione umana utilizzando l'energia solare e i sistemi di scambio. I generatori termoelettrici a radioisotopi (RTG) saranno utilizzati come sistema di riserva.

L'implementazione di rilevatori di perdite a tenuta ermetica, modificando tecnologie come MFS-TOPS-42, avviserà e consentirà all'equipaggio di lasciare la base attraverso una camera di compensazione in caso di errori nel sostenere le condizioni atmosferiche.

Barriere fisiche leggere, come gli scudi Whipple imbottiti, rafforzeranno le strutture di superficie ritenute vulnerabili aumentando la loro protezione contro gli impatti a ipervelocità. 

La progettazione della base offre un'ulteriore difesa naturale, sfruttando lo spazio dei crateri situati nel sottosuolo.

La maggior parte dell'acqua di ricambio per gli astronauti sarà ottenuta da depositi di ghiaccio lunare. La base utilizzerà la cella a combustibile dello Shuttle (SFC), il sistema di generazione dell'ossigeno (OGS), il gruppo di rimozione dell'anidride carbonica e la reazione di Sabatier (SR) per rifornirsi e riciclare una fornitura costante di acqua:

SFC: 2H₂ + O₂ →2H₂O + elettricità
OGS: 2H₂O + elettricità →2H₂ + O₂
SR: 4H₂ + CO₂ → 2H₂O + CH₄

Il filtraggio delle acque di scarico, come l'urina e l'acqua delle docce, insieme alla rimozione controllata dell'umidità dall'aria della cabina, garantirà che nessun possibile sbocco vada sprecato. Le fonti secondarie ottenute attraverso il suolo lunare sono applicabili ma non ideali, poiché producono rese relativamente basse.

Poiché viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni, dall'elettrolisi all'igiene, dobbiamo fornire assistenza in caso di guasti al sistema. In caso di ridondanza, la nostra base dispone di serbatoi di emergenza di H2O che possono essere utilizzati mentre il problema viene risolto (vedi aria).

Quando si punta alla longevità, la coltivazione di prodotti freschi è esemplare, in quanto è più probabile sostenere il fabbisogno corporeo di vitamine e minerali per periodi prolungati, rispetto all'assunzione di multivitaminici.

Le basse concentrazioni di azoto nel suolo lunare (5 ppm) significano che prima ne spediremo una quantità dalla Terra con semi e fertilizzanti. Pertanto, la materia organica di scarto sarà riciclata.

Per cominciare, la fattoria acquaponica sotterranea garantirà una resa per la continuità della missione. Tuttavia, il fabbisogno energetico è elevato, poiché l'intensità della luce è proporzionale alla crescita delle piante.

Cercheremo di sviluppare habitat vegetali avanzati in una fase secondaria della produzione. Utilizzando una serie di LED, un substrato di argilla che controlla il rilascio di fertilizzanti, acqua e minerali e sensori per monitorare la crescita delle piante. La riduzione della necessità di interazione fisica quotidiana con le piante e la maggiore intensità energetica si traducono in una migliore idoneità all'insediamento a lungo termine.

La principale fonte di elettricità per il nostro equipaggio proverrà da pannelli solari con un'alta concentrazione di celle fotovoltaiche per cm². In combinazione con i tassi di illuminazione giornaliera del luogo, massimizzeremo l'efficienza dell'assorbimento della radiazione solare, utilizzata di conseguenza per la produzione di energia.

Inoltre, le celle a combustibile a idrogeno saranno utilizzate per immagazzinare l'energia in eccesso rispetto alla domanda della stazione, il che significa che nei periodi di scarsa illuminazione il consumo è ancora flessibile. Ove possibile, la deviazione dell'alimentazione dal laboratorio si concentrerà anche sui sistemi vitali.

Come indicato nelle nostre proposte per la gestione dei rischi, l'equipaggio avrà accesso all'RTG in caso di necessità: ma a causa dei rischi associati alla contaminazione radioattiva, questo è considerato più che altro uno sbocco di emergenza. Pertanto, la implementeremo come fonte esterna, situata sul bordo del cratere in un container rinforzato nel sottosuolo.

I gas portati con la robotica garantiranno la creazione di un ambiente atmosferico per l'arrivo dell'astronauta. Il metodo Sabatier non produce solo acqua, ma seguito dall'elettrolisi sarà il nostro metodo principale per ottenere ossigeno. È possibile anche l'estrazione dalla regolite, che sarà utilizzata insieme a istanze che beneficeranno dei prodotti in lega metallica che si formano agli anodi.

Sebbene sia vero che l'apporto di ossigeno e l'espulsione di anidride carbonica si verificheranno attraverso la crescita delle piante sulla base, le condizioni saranno monitorate e controllate in modo tale che l'impatto sulla base sarà considerato trascurabile.

Le condizioni baroscopiche, tra cui la composizione del gas, la pressione e i livelli di umidità, saranno monitorate per tutta la durata della missione e i serbatoi d'aria devono essere utilizzati come ridondanza nel caso in cui i sistemi di rifornimento d'aria si guastino.

Conatur LunarGli obiettivi possono essere suddivisi in schemi a breve termine (ST), a medio termine (MT) e a lungo termine (LT):

ORIENTAMENTO INVESTIGATIVO:

→ combinare le discipline STEM dei membri dell'equipaggio e le conoscenze attuali con le prove sperimentali in loco, al fine di ottenere una migliore comprensione della storia geologica lunare e, per associazione, terrestre. (ST)

→ utilizzare l'esperienza personale e la missione stessa per migliorare le tecniche, risolvendo i problemi in vista dei viaggi nello spazio. (MT)

ORIENTAMENTO ALL'AVANZAMENTO:

→ tendere alla possibilità di colonizzazione lunare, spingendo le tecnologie di successo esistenti a diventare applicabili a un maggior numero di persone e a una maggiore demografia della vita. (LT)Se Santuario si dimostri efficace nello stabilire un ambiente di lavoro ad alta tecnologia in grado di sostenere la vita umana, il nostro obiettivo generale sarà quello di imparare e passare dalla nostra ricerca pionieristica a una migliore fattibilità e, in uno scenario ideale, contribuire alla creazione di una vita lunare commerciale e domestica.

Nel corso del tempo abitare SantuarioLa routine quotidiana consisterà nella manutenzione e nella ricerca, bilanciate da un altrettanto importante tempo libero, per mantenere un sano equilibrio tra lavoro e vita privata. Anche se non ci saranno turni notturni scaglionati, un turno determinerà un astronauta "di turno" per ogni notte in caso di emergenza. 

Gli astronauti inizierebbero i loro turni con compiti di igiene. L'uso di shampoo senza risciacquo ridurrebbe in modo massiccio il consumo di acqua e allevierebbe la fatica della microgravità. 

La colazione nella prima ora del turno consisterebbe in prodotti ricchi di nutrienti come le uova strapazzate, per aumentare l'apporto calorico giornaliero a circa 2.800 calorie. Proponiamo di portarle in confezioni biodegradabili, per aumentare la sostenibilità a bordo. Seguiranno test di monitoraggio biomedico per verificare l'adattamento del corpo all'ambiente in vista di future spedizioni. 

Le mansioni quotidiane della struttura comprendono la stesura di rapporti sui dati della ricerca. Oltre a questa funzione chiave di ricerca, l'equipaggio dovrà svolgere anche compiti di manutenzione essenziali. Dopo aver verificato se hanno ricevuto comunicazioni dal centro di controllo sulla Terra, verranno delegati compiti di ricerca specifici. 

Per il pranzo si consumerebbe un pasto ricco di proteine, con variazioni dei pasti per migliorare la qualità della vita. La sperimentazione di nuovi modi di coltivare le piante utilizzando la tecnologia LED consentirebbe la crescita di diversi alimenti freschi per integrare la cena, oltre a sviluppare ulteriori prospettive di sostentamento della vita nello Spazio. 

L'attività fisica sulla base lunare sarà un aspetto fondamentale del loro stile di vita, compresa la partecipazione a esercizi fisici di un'ora al giorno per attenuare il deterioramento muscolare. 

La comunicazione serale con la famiglia e gli amici consentirà il collegamento con la Terra. Il tempo sociale sarà di grande beneficio per gli astronauti che si troveranno ogni giorno con le stesse poche persone. Si può anche svolgere una ricerca adattativa, guidata da aggiornamenti quotidiani provenienti da altri laboratori sulla Terra. 

Per mantenere gli astronauti in salute, dopo aver terminato le ultime operazioni di manutenzione della base, si ritireranno nella loro camera da letto per dormire 8 ore. I letti a castello, appositamente progettati, consentono di attaccare i sacchi a pelo per combattere il problema della gravità ridotta, in modo da consentire un sonno riposante per ringiovanire per la successiva giornata impegnativa. Riteniamo che la comunità di persone che la pensano allo stesso modo conviverà con successo nella base, avendo l'opportunità di trascorrere il tempo lavorando su ciò che piace individualmente e collaborando.