Mūsų bazė Cartier I bandoma pateikti tikslų realios Mėnulio gyvenvietės modelį. Pirmasis žingsnis, kurį žengėme spręsdami šį uždavinį, buvo visų problemų, kurias reikės išspręsti, išvardijimas. Nustatėme šias: statyba, vieta, gyvybiniai poreikiai (maistas, vanduo, oras), energija, sauga (radiacija, karštis, sveikatos trūkumai) ir komunalinės paslaugos. Mūsų sprendimas išsiskiria dideliu išplečiamumu, lengvu įdiegimu ir autonomiškumu, kuris Cartier I turėtų.

Pirmajai ekspedicijai vadovaus keturi astronautai, kurie su savimi atsigabens visus statybinius išteklius.

• Per įsikūrimo etapą (2-4 savaitės pagrindinėms struktūroms, 6-8 savaitės maisto autonomijai) astronautai pastatys bazę (toliau paaiškinta) ir sukurs pagrindinę infrastruktūrą, pavyzdžiui, vandens gavybos ir energijos gamybos.
• Kai pionieriai įsikurs ir bazė taps savarankiška, bus galima atlikti daugiau operacijų ir toliau plėsti bazę, kuri gali tapti plataus masto gyvenviete, kurioje vienu metu galėtų gyventi keliolika astronautų, nes moduliai yra specialiai suprojektuoti taip, kad būtų lengviau plėstis.

Sukūrėme CAD modelį, kuriame schematiškai pavaizduoti pagrindiniai mūsų Mėnulio stovyklos kontūrai; jį sudaro keturi gyvenamieji moduliai ir dauguma išorinių infrastruktūrų (vandens gavyba/saugojimas ir energijos gamyba), kurios Cartier I būtų buvę 1-osios ekspedicijos metu. Toliau pateiktose schemose išsamiai paaiškinta bazės ir visų atskirų modulių konfigūracija, taip pat vandens ir elektros gamybos sistemos.

Nusprendėme įrengti gyvenvietę tiesiai kraterio dugne, kurio sienelės būtų veiksminga apsauga nuo saulės (taip pat nereikėtų gabenti ledo). Kalbant apie kraterio pasirinkimą, reikia suderinti daug kriterijų: amžinas šešėlis dugne, stiprus ir dažnas krašto apšvietimas ir gera vandens ledo koncentracija. Kiti privalumai galėtų būti kraterio dydis (daro įtaką kelionės laikui), jo artumas kitoms dominančioms vietoms ir orientacija į potencialiai neištirtas kosmoso sritis.

Ekspedicijos "Chandrayaan-1" duomenimis, daugiausia vandens yra ties Mėnulio ašigaliais, todėl labiausiai tikėtina, kad ten yra mūsų bazė. Dėl tikslių duomenų apie konkrečius kraterius trūkumo negalime pateikti galutinio atsakymo, tačiau galimi kandidatai yra Šakletono krateris (jo viršūnės apšviečiamos ~94% metų), Viplio krateris (jame prognozuojamas storas ledo sluoksnis) arba Peary krateris (kuris yra gana seklus).

Planuojame naudoti raketos korpusą kaip pagrindinį pagrindo skeletą. Kai raketa pasieks Mėnulio orbitą, ji bus išardyta į keturias sekcijas, kurios nusileis savarankiškai. Šios keturios cilindro formos sekcijos sudarys keturis gyvenamuosius modulius, kurių reikės astronautams pirmosios ekspedicijos metu: gyvenamąjį modulį, komunalinį (ir sporto) modulį, šiltnamio modulį ir mokslinių tyrimų modulį (žr. schemas toliau).

Kadangi į šilumos srautą dėl spinduliavimo galima nekreipti dėmesio, reikia tik šilumos izoliacijos, kad būtų išvengta šilumos nuostolių dėl spinduliavimo (iš pagrindo į išorę) ir laidumo per gruntą. Tai galima padaryti naudojant daugiasluoksnę izoliaciją - su kaptonu arba mylaru - spinduliuotei atremti ir storinant korpuso dalį, kuri liečiasi su žeme. Galimi ir pripučiami moduliai, jei jų pagrindas, besiliečiantis su žeme, taip pat būtų pagamintas iš storos izoliacinės medžiagos.

Naudojant raketos karkasą gerokai sutrumpės statybos laikas, nes reikės tik modulių jungčių, išorinės infrastruktūros ir vidaus baldų. Infrastruktūros bus surenkamos iš mažų ar vidutinio dydžio Žemėje sukonstruotų detalių; dėl mažos gravitacijos bus lengviau gabenti didesnes dalis.

Netrukus po atvykimo komanda keliaus į kraterio išorę, kad įrengtų saulės deflektorius ir ryšio anteną. Tai bus vienintelis kartas, kai jiems teks keliauti didelius atstumus (išskyrus atsitiktinius techninės priežiūros darbus), nes kitais atvejais stovykla yra kompaktiška.

Pavojus, kurie gali grėsti astronautams, galima suskirstyti į tris kategorijas.

Pirma, aplinkosaugos klausimai: kaip paaiškinta anksčiau, paprastai kenksminga kosminė spinduliuotė niekada nepasieks kraterio dugne esančių astronautų, todėl šią problemą galima pašalinti. Kita vertus, stovyklą potencialiai gali pasiekti meteoritai, tačiau greiti skaičiavimai (lyginant su kiekiu, kuris pasiekia Žemės atmosferą) rodo, kad tikimybė, jog meteoritas pakenks moduliui ar astronautui, yra nereikšminga.

Antra, sveikatos trūkumai: astronautai patirs tik šeštadalį Žemės gravitacijos, todėl sumažės raumenų masė. Kad tam pasipriešintų, astronautai kasdien treniruosis su treniruokliais, pritaikytais darbui mažos gravitacijos sąlygomis (gumos, kurios traukia žmogų žemyn, magnetinis pasipriešinimas ir t. t.).

Trečia, techninės problemos arba nelaimingi atsitikimai. Visi moduliai yra užsandarinti sandariomis durimis, todėl vienam iš jų sugedus, jie nenukentės; kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų, nuolat stebimi tokie parametrai kaip temperatūra ar oro sudėtis.

Nusileidimo etape astronautai naudosis nedidelėmis vandens atsargomis, atgabentomis iš Žemės. Įrengus pagrindinę infrastruktūrą, vanduo bus išgaunamas iš regolito trijų etapų proceso metu.
Pirmasis žingsnis - kasinėjimas: roveris iškasa regolito gabalus ir atgabena juos į šilumos kamerą.
Antrasis etapas - ištraukimas: Naudojant saulės energiją, kamera įkaitinama iki maždaug 600 K, todėl vanduo sublimuojasi ir padidėja rezervuaro slėgis.
Trečiasis ir paskutinis etapas - transportavimas: per turbiną (žr. skyrių apie elektrą) vandens garai kondensuojasi vamzdynų sistemoje, vedančioje į vandens cisterną. Reguliatorius stebi vandens švarumą, kad įsitikintų, jog jis tinkamas gerti; jei reikia, jį galima dar labiau išvalyti.
Kad būtų išvengta atliekų, vanduo bus perdirbamas panašiai kaip TKS: iš astronautų ir augalų transpiracijos, šlapimo, dušo ir kriauklės nuotekų.

Maistas bus gaminamas šiltnamio modulyje (žr. schemas toliau).
Daržovės bus auginamos aeroponinėse ir hidroponinėse sistemose, kuriose naudojamas maistingųjų medžiagų praturtintas vanduo (maistingosios medžiagos gali būti sintetinamos iš išgaunant KREEP arba koncentruotos iš Žemės). Aeroponinėje sistemoje augalų šaknys bus purškiamos dulksna su visomis reikalingomis maistinėmis medžiagomis; hidroponinėje sistemoje šaknų galiukai maudysis tirpale (kaip auginimo terpę galima naudoti akmens vatą arba perlitą). Augalai bus parenkami atsižvelgiant į derlingumą, auginimo laiką ir maistinę vertę (greitai augantys augalai yra kopūstai, pupelės, salotos, pomidorai, uogos ir t. t.). Jie augs kontroliuojamoje aplinkoje, kad gautų idealų šviesos intensyvumą / bangos ilgį ir temperatūrą.
Dirbtinė mėsa bus "auginama" maudant kamienines ląsteles mitybinėje terpėje, kad susidarytų baltymai.
Kitų negendančių maisto papildų bus atvežta iš žemės pakankamais kiekiais.

Per įsikūrimo etapą bazę maitins radioizotopinis termoelektrinis generatorius, kuris bus pašalintas saugiu atstumu nuo bazės, kai jo nebereikės.
Tada kartu su vandeniu koncentruotos saulės energijos (CSP) sistemoje bus gaminama elektros energija:
Dviejų ašių sekimo atšvaitai bus įrengti ant viršūnių už kraterio ribų ir atspindės saulės šviesą į tą patį tašką netoli stovyklos. Ten įrengtoje šildymo kameroje bus gaminamas aukšto slėgio garas, kuris eis per turbiną ir suks jos mentes; šį sukamąjį judesį generatorius pavers elektros energija (paaiškinta toliau pateiktoje schemoje).
Saulės baterijos taip pat galėtų būti naudojamos kaip alternatyva, siekiant sumažinti sistemos sudėtingumą, tačiau tai sumažintų našumą (tik ~20% naudingumo koeficientas, palyginti su ~ 50% turbinų naudingumo koeficientu) ir reikalautų didesnio ploto.

Kvėpuojant reikia atlikti du esminius procesus: sukurti O2 ir išvalyti CO2. Reikalingą azotą (80% oro) galima atsigabenti iš Žemės ir jis nesuvartojamas, nes yra inertinės dujos.
Deguonis bus gaminamas elektrolizuojant vandenį. Įtampų skirtumu paveikę du elektrodus, galime suskaidyti H20 molekules ir sukurti vandenilį ir deguonį (vandens laidumui padidinti reikia pridėti elektrolito). Vandenilį galima saugoti ir vėliau naudoti kaip raketų kurą.
Anglies dioksidą galima valyti naudojant ličio hidroksidą (LiOH), kuris reaguoja su CO2 ir gamina vandenį, arba naudojant liesą aminą (MEA), kuris absorbuoja CO2 ir tampa turtingu MEA (tada jį galima virinti, kad būtų atsikratyta CO2, todėl jis vėl tampa liesas).
Nusistovėjimo etapo metu ir kilus elektrolizės proceso problemai, O2 kiekiui palaikyti bus naudojamos deguonies žvakės, kad O2 kiekis būtų stabilus 20%.

Visų pirma, Cartier Itikslas bus mokslinis. Stovykloje astronautai galės atlikti eksperimentus ir tyrimus, kurių nebūtų galima atlikti Žemėje, pavyzdžiui, tirti įvairių objektų elgseną mažos gravitacijos sąlygomis arba tuštumoje. Tai taip pat bus puiki proga nuodugniai išanalizuoti Mėnulio kraterių regolito sudėtį. Stovykla bus svarbi ir astrofizikos srityje: jos apžvalgos taškas leis astronautams stebėti žvaigždes, kurių iš Žemės neįmanoma pamatyti.

Mūsų stovykla Mėnulyje taip pat bus kosmoso kolonizavimo orientyras. Kosminiai laivai galės pasipildyti vandenilio dujomis, gautomis elektrolizės būdu, o tai, pavyzdžiui, galėtų palengvinti kelionę į Marsą.

Ateityje bazė galėtų turėti ir pelningesnį tikslą, pavyzdžiui, pardavinėti retųjų žemių elementus, kurių galima lengvai rasti Mėnulyje, arba plėtoti kosminį turizmą.

Astronautai pabunda 7.00 val. ir turi pusvalandį, kurį gali skirti savo higienai ir asmeniniams interesams.

7.30 val. įgula pusryčiauja gyvenamajame modulyje, kur valgo Mėnulyje pagamintus ir iš Žemės atvežtus produktus, kad mityba būtų subalansuota. Po to dviejų astronautų grupė prižiūri, kaip roveris išgauna regolitą (kad vėliau išgautų jo vandenį), o likę du astronautai rūpinasi šiltnamio modulyje įrengtu sodu ir stebi dirbtinės mėsos augimą.

9.00 val. du astronautai išvyksta iš bazės prižiūrėti roverių ir infrastruktūros. Tai gali būti įvairios užduotys, pavyzdžiui, kai kurių prietaisų valymas, generatorių našumo tikrinimas arba vamzdynų sistemos vientisumo tikrinimas. Kiti du astronautai lieka bazėje ir atlieka tam tikrus darbus, kad užtikrintų įgulos gerovę.

10:30 val. visi astronautai persirengia bendrajame modulyje ir atlieka keletą pratimų, nes dėl mažos gravitacijos Mėnulio paviršiuje gali susilpnėti jų raumenys. Po valandos treniruočių ir trisdešimties minučių poilsio jie pietauja ir gali mėgautis bazėje pagamintu maistu.

13.00 val. įgula išeina už stovyklos ribų stebėti žvaigždžių, kurios gerai matomos, nes nėra šviesos taršos. Vėliau stebėjimai bus nusiųsti į Žemę, kur mokslininkai galės juos nuodugniau išanalizuoti. Per likusią "popietės" dalį astronautai renka regolito mėginius ir tiria jų sudėtį tyrimų modulyje, tikrina tokius parametrus kaip vandens koncentracija ir atlieka įvairius kitus eksperimentus. Šie rezultatai taip pat siunčiami į Žemę apie 18.30 val. ir po to astronautai gauna šiek tiek laisvo laiko poilsiui.

19:00 val. įgula persigrupuoja gyvenamajame modulyje ir rengia kitos dienos tvarkaraštį. Tada 20:00 val. jie vakarieniauja ir turi valandą laisvalaikio, per kurią paprastai žaidžia kortomis, klausosi puikios muzikos arba skaito knygas. Šis laisvalaikis labai svarbus siekiant užtikrinti jų psichinę gerovę ir sumažinti stresą, kuris kaupiasi gyvenant kosmose.

Likusi vakaro dalis skiriama higienai ir mainams su žeme. Astronautai eina miegoti apie 22.30 val., kad išsimiegotų visą naktį, svajodami apie kosmoso platybes ir rytojaus galimybes.