La missione principale del nostro progetto Moon Camp è creare un ambiente autosufficiente sulla Luna, in grado di fungere sia da centro di ricerca che da sito di lancio intermedio per altre missioni extraterrestri. Il nostro progetto si articola in più fasi. Nella prima fase, ci concentreremo sulla creazione di un piccolo ambiente per la sopravvivenza degli astronauti e sulla costruzione dei sistemi necessari con attrezzature controllate a distanza. I reattori nucleari saranno collocati all'interno del vicino cratere e sarà allestito un rover con stampante 3D per consentire la costruzione. Saranno raggiunti i requisiti minimi, come la produzione di ossigeno/acqua/cibo/energia e un luogo di vita per l'arrivo degli astronauti. Verranno aggiunti/ costruiti l'hub principale più grande, un sistema di supporto vitale e gli alloggi, oltre a materiali aggiuntivi come un serbatoio di azoto per l'arrivo degli astronauti. Successivamente, inizierà la Seconda fase. Questa fase si concentrerà sulla costruzione degli altri componenti importanti necessari al funzionamento del campo. Poiché l'ambiente era già stato predisposto nella Prima Fase, i primi astronauti saranno portati a controllare l'allestimento della camera da letto, della botanica e dell'allevamento. Verranno avviati i primi piccoli esperimenti e progetti. La fase successiva sarà la Terza Fase, che si concentrerà principalmente sull'espansione e sul rafforzamento della base. Ad esempio, saranno aggiunti altri componenti, saranno portati veicoli di trasporto, il tetto dell'hub principale sarà rinforzato con titanio estratto e sarà costruita una piattaforma di lancio.

Vogliamo costruire la nostra base nella regione equatoriale, tra i siti di atterraggio dell'Apollo 14 e dell'Apollo 12 (lat:-1.92, lon:-23.4). Le ragioni alla base della nostra decisione sono molteplici. In primo luogo, l'abbondanza di elementi Ti, H3, H e Fe aiuterebbe a costruire strutture e a gestire le risorse. In secondo luogo, i tassi di radiazione solare e di terremoti lunari sono più bassi, quindi la durata della base sarebbe maggiore. In terzo luogo, il trasporto tra la Terra, la Luna e l'aldilà sarebbe molto più rapido e semplice rispetto ai poli, perché l'attrazione gravitazionale sarebbe minore. In quarto luogo, poiché le misurazioni sismiche in quelle regioni sono state effettuate in precedenza in modo completo grazie alle missioni Apollo 12 e 14, la struttura poggerebbe su una base solida. Infine, abbiamo notato che la psicologia può essere talvolta trascurata nei progetti tecnici. La realizzazione della base nella regione equatoriale contribuirebbe al morale degli astronauti grazie alla vista mozzafiato sulla Terra.

Il nostro progetto si baserà su una struttura esagonale che assomiglia a una forma a nido d'ape. Uno dei motivi per cui abbiamo scelto di disporre i nostri moduli in forma esagonale è che in una griglia esagonale ogni linea è la più corta possibile se si vuole riempire un'ampia area con il minor numero possibile di esagoni o altre forme geometriche, e la forma esagonale è una delle strutture più resistenti in natura. Questo è uno dei motivi per cui le api usano gli esagoni nel loro alveare. Il design esagonale è vantaggioso anche per le sue uniche opportunità di organizzazione, con 6 angoli diversi ed equidistanti dal centro per i moduli. L'espandibilità di questo design è un altro vantaggio. Così, man mano che la colonia cresce, sarà possibile un'espansione simmetrica e ordinata. I nostri moduli, in modo ottimale, sono molto simili agli Igloo. I moduli Igloo hanno una forma circolare che crea una gabbia di Faraday. In questo modo si ottiene il vantaggio di schermare i circuiti elettrici. Inoltre, ogni modulo Igloo conterrà piccoli fori esagonali sul soffitto che raccoglieranno i fotoni e utilizzeranno la luce solare per illuminare la colonia nelle giornate di sole. Lo scudo di vetro di forma concava impedirà ai raggi gamma e ai raggi X di entrare all'interno e raccoglierà al centro le onde da 450-760 Nm. Se diamo un'occhiata agli strati di parete che separano il campo dallo spazio, la disposizione degli strati è nell'ordine: barriera interna, vesciche ridondanti, strato di contenimento in kevlar e il guscio esterno che è fatto di regolite stampato in 3D.

Un pericolo esterno può essere rappresentato dagli attacchi di asteroidi/meteore. Per essere preparati ad affrontarli, dobbiamo sapere da dove colpiranno. In una ricerca che abbiamo fatto sulle dimensioni di 28 crateri vicino alla nostra base (https://docs.google.com/spreadsheets/d/1X8LtUiE-8PiYrjb2in_Q5fpt0OCZN_zeHwBFdxhZddI/edit?usp=sharing) abbiamo visto che la differenza di pendenza dei lati dei crateri è molto piccola nella regione equatoriale. Pertanto, i vertici dei doms devono essere i più resistenti e sarebbe vantaggioso realizzarli con la regolite raccolta, combinata con una struttura ossea di uccello stampata in 3d. Un'altra minaccia è rappresentata dalla polvere lunare. Per superare questa minaccia avremo un sistema di lavaggio per ripulire le tute e le attrezzature dalla polvere e un sistema di uscita perfettamente preventivo. Infine, per proteggerci dalle radiazioni, utilizzeremo il piombo nel guscio esterno che si prevede di costruire nel Terzo Stadio.

Il nostro campo lunare utilizzerà la regolite come fonte di idrogeno per produrre acqua. Raccoglieremo regolite che contiene 50-75 ppm di idrogeno. Il regolite verrà quindi riscaldato fino a quando non si verificherà il degassamento. In seguito, l'idrogeno raccolto dalla regolite sarà utilizzato mediante combustione con l'ossigeno, che alimenta anche il nostro sistema di compostaggio all'interno della nave che ricicla i rifiuti biologici creati dalla base. Questo metodo ha ovviamente i suoi problemi, il principale dei quali è l'inefficienza della metodologia. Per compensare questo inconveniente, stiamo utilizzando un sistema di recupero dell'acqua simile a quello dell'ISS. Questo sistema ci permette di recuperare una quantità abbastanza elevata di acqua, tra il 70 e l'85%, dell'acqua utilizzata per il supporto vitale dell'equipaggio.

Per gli astronauti abbiamo fissato una somma calorica giornaliera di 2700 kcal. 500 di queste proverranno da 3 uova, 1000 kcal dalle patate e 1200 kcal dai broccoli. I broccoli soddisfano anche il fabbisogno di vitamine e acido folico. Gli astronauti allestiranno un sistema idroponico per coltivare il verde. Per quanto riguarda l'allevamento, gli astronauti soddisferanno il loro fabbisogno di proteine e grassi grazie alle carni di maiale e di pollo e alle uova. All'inizio, una serie di questi animali può essere portata normalmente, ma dopo la Seconda Fase, gli animali saranno portati come embrioni. Saranno cresciuti in uteri artificiali, in incubatrici situate nei laboratori, per poi essere trasportati nel modulo di allevamento per una crescita più naturale. In questo modo si ridurranno i costi di trasporto e si contribuirà alla scienza. In caso di emergenza, saranno conservati anche cibo in scatola e acqua supplementare.

Per alimentare la base sarà utilizzato un reattore a fissione nucleare. Il reattore utilizzerà uranio ad alto arricchimento come combustibile e tubi di calore riempiti di sodio liquido (in grado di fluire liberamente tra 400 e 700 °C) come refrigerante. Il calore trasportato attraverso i tubi di calore sarà trasferito ai convertitori Stirling situati sopra il nocciolo. Sopra i motori Stirling si trova il radiatore ad acqua in titanio. Questa estremità fornisce il freddo necessario al funzionamento dei motori Stirling. I motori Stirling sono generatori elettrici lineari per produrre elettricità. Un reattore da 10kwe, all'inizio, sarà utilizzato per alimentare i rover senza equipaggio, i droni e simili, in seguito per alimentare altri moduli abitati da un equipaggio di 3 persone L'obiettivo è 30-40kwe. Considerando il volume e il peso di un reattore, saranno probabilmente necessarie più consegne per soddisfare i requisiti della base.

L'aria è composta da 78% di azoto e 21% di ossigeno. L'azoto deve essere portato dalla Terra, ma se la nostra ricerca sulla composizione dell'azoto darà risultati positivi, si potranno prendere in considerazione altri modi. Utilizzeremo l'ECLSS della ISS per elettrolizzare l'acqua in idrogeno e ossigeno e utilizzare l'anidride carbonica e l'idrogeno per produrre metano. Il sistema sarà situato al centro dell'hub e sarà una delle nostre fonti di ossigeno. Il metano ottenuto dal sistema sarà immagazzinato come carburante per razzi nell'area della nostra zona di lancio dei razzi. Abbiamo in programma anche fonti organiche di ossigeno, come le botaniche e le alghe, ad esempio la spirulina. Le botaniche e le alghe saranno collocate direttamente al centro del nostro hub principale per una distribuzione uniforme. Utilizzeremo luci rosse come fonte di luce nel nostro hub principale, che aumenterà la produzione di ossigeno delle alghe.

Lo scopo principale sarà principalmente scientifico. Con la costruzione di questa base, intendiamo creare una struttura per il lancio di razzi e insediare un habitat sostenibile indipendente dal mondo. Grazie al basso campo gravitazionale della Luna, i razzi lanciati dalla Luna verso altri pianeti consumerebbero molto meno carburante. Ciò ridurrebbe i costi dell'esplorazione spaziale e, di conseguenza, farebbe progredire la scienza. In fasi successive, si potrebbe costruire sulla Luna anche un impianto per la costruzione di razzi. Un altro scopo sarebbe quello di esplorare maggiormente le risorse della Luna. Durante la nostra ricerca, abbiamo notato che mancano informazioni sull'azoto presente sulla Luna. La richiesta di maggiori informazioni su elementi come l'azoto diminuirebbe la dipendenza del campo dalla Terra. L'elio-3 è un altro elemento su cui si intende fare ricerca. Questo elemento è abbondante sulla Luna, ma molto raro sulla Terra, e potrebbe essere utilizzato come combustibile nelle centrali a fusione nucleare.

Nel campo si utilizzerà l'ora CEST e tutti i turni saranno allineati con le 24 ore. Nelle strutture ci saranno molti orologi atomici che indicheranno l'ora e gli astronauti avranno anche orologi per tenere il tempo. Nella nostra colonia, c'è una distribuzione sistematica dei compiti per ogni persona. Le competenze fondamentali richieste sono: ingegnere alimentare, ingegnere agricolo, ingegnere minerario, ingegnere meccanico, astrobiologo, ecc. La routine mattutina dei nostri astronauti sarà specifica per i loro compiti/ruoli e il resto dei loro compiti sarà svolto insieme.

Descriviamo ora la giornata di un ingegnere alimentare (FE). Innanzitutto FE farà colazione. Poi il primo compartimento che FE visiterà sarà l'allevamento. L'ingegnere alimentare controllerà i parametri vitali degli animali e compilerà il modulo che sarà controllato dai biologi sulla Terra. In seguito, gli animali saranno nutriti. Poi, FE controllerà lo sviluppo dell'embrione prelevando un campione di sangue da un pollo e da un maiale ciascuno. Una volta terminata la registrazione dei dati, FE ricontrolla i parametri vitali dell'aereo e se ne va, assicurandosi che la porta sia sigillata correttamente.

Il resto della giornata della FE sarà uguale per tutti. A mezzogiorno il gruppo pranza. Dopo pranzo, il gruppo si riunisce un'altra volta per discutere le routine quotidiane per aiutarli a socializzare. In seguito, gli astronauti hanno due ore di tempo libero. Senza lasciare il campo, possono giocare con videogiochi e giochi da tavolo, contattare le loro famiglie e i loro amici, ascoltare musica, guardare film e godersi la splendida vista della Terra. Quando le pause finiscono, la temperatura esterna è scesa a un livello sopportabile. Nel pomeriggio, il team lavorerà in modo collaborativo per costruire nuovi compartimenti. Poi cenano. Al termine del turno, tornano alla camera di uscita per pulire la polvere. Si tolgono le tute e tornano in camera da letto per cambiarsi (computer indossabile attrezzato per testare le condizioni di salute degli astronauti, come pressione sanguigna, tensione, tasso di acido lattico). Gli astronauti tornano poi nei compartimenti di cui sono responsabili e fanno i loro controlli notturni. FE controllerà i parametri vitali dell'aria, degli embrioni e degli animali. Anche gli altri astronauti faranno i loro controlli.

Al termine di tutte le ispezioni, alcuni astronauti torneranno in camera da letto, mentre altri resteranno in piedi per il turno di notte, in caso di emergenza. Alcuni di loro fungeranno da sentinelle per la notte, in modo da prendere il controllo e sorvegliare l'intero sistema durante la notte. Questo sarà un ciclo tra gli astronauti e cambierà ogni notte.