Abbiamo progettato un campo lunare per quattro-sei persone per studiare la Luna e prepararsi alle future missioni spaziali. Il nostro scopo è creare un ambiente sicuro in modo che i nostri astronauti possano condurre ricerche senza dover tornare sulla Terra. La nostra base avrà tre unità principali che saranno collegate tramite tunnel ermetici e consentiranno ulteriori espansioni quando saranno necessarie. Speriamo anche di poter inviare sulla Terra l'elio-3, che potrebbe fornire energia nucleare più sicura e senza scorie radioattive.

Vogliamo posizionare il nostro campo lunare vicino al cratere Shackleton, al polo sud. È stato dimostrato dall'analisi preliminare dei dati del satellite SMART-1 dell'Agenzia Spaziale Europea che la cima della collina a sud-ovest del cratere Shackleton è costantemente illuminata durante l'estate lunare meridionale. Poiché la collina avrà un'energia solare costante durante l'estate, il problema della fonte di energia sarà risolto. La luce solare è un fattore importante nelle variazioni di temperatura. Tra il giorno e la notte, la temperatura può variare di circa 300 gradi Celsius. Quindi, se la superficie è costantemente illuminata, la temperatura non varierà così tanto. Vicino al polo sud si trovano anche i più grandi depositi di ghiaccio che utilizzeremo per ottenere ossigeno, idrogeno attraverso l'idrolisi e acqua potabile; si dice che il cratere Shackleton abbia depositi d'acqua per cui gli astronauti non dovrebbero viaggiare lontano, risparmiando così risorse.

Porteremo i materiali di base dalla Terra. I robot progettati sulla Terra inizieranno a costruire le chiuse d'aria e le unità principali. Tra le variabili che variano notevolmente rispetto alla Terra ci sono la temperatura, la pressione e le radiazioni. Poiché gli astronauti resteranno all'interno del campo lunare, la temperatura deve rimanere costante. Uno dei migliori materiali per l'isolamento termico è l'aerogel. Si tratta di un solido a densità estremamente bassa e per questo molto leggero. Il kevlar pesa poco e ha un alto grado di durezza. In presenza di temperature estreme, il kevlar non cambia struttura o forma. Poiché il campo lunare avrà bisogno di finestre per consentire agli astronauti di vedere fuori, utilizzeremo un vetro termico. Il vetro termico proteggerà gli astronauti dalle temperature estreme e dalle pressioni dello spazio. Per oggetti come sedie e tavoli e parti extra useremo una stampante 3D per ottenere le parti necessarie.

Proteggeremo il nostro campo lunare costruendo 3 camere d'aria, una per ogni unità importante, in modo che in caso di perdita di una delle unità, le altre due rimangano intatte, proteggendo i nostri astronauti dall'atmosfera abitabile. Utilizzando aerogel e vetro termico garantiremo la stabilità della temperatura e dei livelli di ossigeno. Le radiazioni sono uno dei problemi più gravi e pensiamo di ricoprire il nostro campo lunare con uno strato di roccia lunare, la soluzione migliore perché non richiede l'invio di materiali dalla Terra. I nostri sistemi di supporto vitale e una stanza extra piena di ogni necessità saranno costruiti sottoterra con accesso da tutte e tre le unità, in modo da essere più protetti e da poter essere usati come riserva in caso di incidente. La gravità causa l'atrofizzazione dei muscoli e delle ossa, quindi gli astronauti avranno una routine di allenamento quotidiano per mantenere la loro forma fisica.

Pensiamo di ottenere acqua potabile sciogliendo il ghiaccio. Gli astronauti la prenderanno dai depositi di ghiaccio intorno al polo sud. Utilizzeremo un sistema di filtraggio basato sul ferro metallico che possiamo ottenere dalla regolite, attraverso l'elettrolisi del sale fuso che potrebbe anche fornirci ioni di calcio e magnesio. Useremo un rover lunare per andare nei crateri e prendere il ghiaccio. Costruiremo degli specchi sul bordo dei crateri che dirigeranno la luce solare sui pannelli solari del rover, in modo da non doverlo caricare dal campo.

All'inizio, la loro dieta sarà composta da piante che crescono velocemente (alghe) e da barrette nutrizionali portate dalla Terra. I broccoli sono la nostra principale fonte di ferro e vitamina C, la soia fornisce proteine, magnesio e vitamina D. Riceveranno la vitamina A e i carboidrati dalle patate dolci, lo zinco e il calcio dalle lenticchie e la vitamina K dagli edamame. I datteri sono un'ottima fonte di zucchero. Gli astronauti riceveranno piani di alimentazione che soddisfano il loro fabbisogno calorico. Le piante cresceranno in agar perché è un terreno più igienico, più facile da lavorare e si possono aggiungere nutrienti e vitamine in quantità precise.

La nostra principale fonte di energia sarà l'energia solare, prodotta dalla luce costante del sole. I pannelli alimenteranno l'intero campo lunare e il surplus di energia sarà immagazzinato in batterie al piombo. Queste batterie alimenteranno la base durante la notte. Di notte useremo un generatore di idrogeno per avere la massima potenza. Il metodo migliore per ottenere idrogeno gassoso di elevata purezza è l'elettrolisi dell'acqua. Un'altra soluzione alternativa è un reattore a fusione che utilizza l'elio-3 come combustibile. L'elio-3 è più sicuro per l'energia nucleare, poiché non diventa radioattivo e non produce rifiuti tossici.

Per ottenere l'ossigeno useremo l'idrolisi, ma per ottenere aria con la percentuale raccomandata di ossigeno 20% e azoto 78% dovremo passare attraverso altri passaggi. All'inizio porteremo l'azoto dalla Terra in serbatoi di gas, ma in seguito penseremo di utilizzare altri metodi, come sintetizzarlo dall'urea. I depositi di ghiaccio saranno la nostra principale fonte di ossigeno, così come l'idrogeno che potremo utilizzare come carburante, ma utilizzeremo anche il processo di elettrolisi a sali fusi per rimuovere l'ossigeno dalla regolite.

Lo scopo principale del nostro progetto da un punto di vista scientifico è l'esplorazione della Luna e l'esame della possibilità di vivere in modo permanente sulla Luna. Teniamo conto dell'efficienza e dell'eventualità di costruire una futura colonia che poi si espanderà su altri pianeti. Se installeremo un campo sulla superficie della Luna, renderemo i viaggi spaziali più facili ed economici grazie alla bassa gravità della Luna. Dal punto di vista commerciale, il nostro scopo sarà quello di riportare sulla Terra l'elio-3 e di utilizzarlo nei reattori nucleari come fonte di energia alternativa. Potremmo anche creare un "campo lunare" virtuale, in modo che tutti sulla Terra possano vedere cosa fanno gli astronauti e come è fatta la base. Gli abitanti della Terra possono conoscere meglio i segreti della Luna ed essere aggiornati sulle nuove scoperte.

L'equipaggio dormirà in due turni, in modo che in qualsiasi momento ci siano almeno due membri dell'equipaggio svegli. Dopo il risveglio, gli astronauti faranno la doccia e la colazione nella hall. In seguito, si alleneranno per due ore; dovremo assicurarci che le attrezzature che utilizzeranno siano adatte alla bassa gravità della Luna. Gli studi hanno dimostrato che gli astronauti perdono fino al 20% di massa muscolare durante i voli spaziali. Dovranno controllare costantemente i livelli di ossigeno e idrogeno nell'aria, l'integrità dei pannelli solari e delle batterie. Avranno compiti quotidiani, come riparare gli oggetti danneggiati nell'officina, analizzare campioni in laboratorio, raccogliere e curare le piante. Se la temperatura lo consente, alcuni membri andranno in missione all'esterno per raccogliere dati o campioni. Viaggeranno con un rover lunare che sarà caricato alla base per i viaggi più lunghi, ma sarà anche dotato di pannelli solari propri. Gli astronauti avranno il tempo di comunicare con le loro famiglie e i loro amici, avranno accesso a uno psicologo e riceveranno nuovi compiti dal centro di controllo sulla Terra. Mentre gli astronauti lavoreranno per consolidare un campo lunare autosufficiente, avranno comunque bisogno di rifornimenti che verranno inviati dalla Terra. Gli astronauti potranno richiedere pezzi di ricambio nel caso in cui qualcosa si rompa e non possa essere sostituito e riceveranno anche barrette proteiche e vitaminiche. Allestendo un campo sulla Luna, grazie alla minore gravità, sarebbe molto più economico rifornirsi per i viaggi più lontani dalla Terra. Analizzando le prestazioni di questo primo campo lunare e le risorse di cui ha bisogno, potremo espanderlo e persino creare un centro di ricerca sulla Luna e un centro di controllo per le future missioni di esplorazione spaziale.