Onze basis Cartier I pogingen om een nauwkeurig model voor een realistische maannederzetting te presenteren. De eerste stap in onze benadering van deze uitdaging was een lijst op te stellen van alle problemen die zouden moeten worden opgelost. Wij vonden de volgende: constructie, locatie, vitale behoeften (voedsel, water, lucht), energie, veiligheid (straling, hitte, gezondheidstekorten), en nut. Wat onze oplossing onderscheidend maakt is de hoge uitbreidbaarheid, het installatiegemak en de autonomie die Cartier I zou hebben.

De eerste expeditie zou worden geleid door vier astronauten, die alle bouwmaterialen met zich mee zouden brengen.

• Tijdens de vestigingsfase (2-4 weken voor hoofdstructuren, 6-8 weken voor voedselautonomie) bouwen de astronauten de basis (hieronder nader toegelicht) en zetten zij de belangrijkste infrastructuren op, zoals waterwinning en energieopwekking.
• Zodra de pioniers zich hebben gevestigd en de basis autonoom is, kunnen meer operaties worden uitgevoerd om de basis verder uit te breiden; het is denkbaar dat dit een grootschalige nederzetting wordt, bewoond door een dozijn astronauten tegelijk, aangezien modules speciaal zijn ontworpen om uitbreiding te vergemakkelijken.

We hebben een CAD-model gemaakt dat de basis schetst van ons Maankamp; het bestaat uit de vier bewoonbare modules en de meeste externe infrastructuren (waterwinning/opslag en energieproductie) die Cartier I zou hebben tijdens de 1e expeditie. Schema's hieronder geven in detail de configuratie van de basis en alle individuele modules, evenals de water- en elektriciteitsvoorzieningssystemen.

Wij hebben besloten de nederzetting direct op de bodem van een krater te plaatsen, waarvan de wanden als een doeltreffend zonneschild zouden dienen (hierdoor wordt ook de uitdaging van het vervoer van ijs geëlimineerd). Wat de keuze van de krater betreft, moet aan een groot aantal criteria worden voldaan: eeuwige schaduw op de bodem, sterke en frequente verlichting op de rand, en goede concentraties waterijs. Andere voordelen kunnen zijn: de grootte van de krater (beïnvloedt de reistijd), de nabijheid van andere interessante plaatsen, en de oriëntatie op mogelijk niet in kaart gebrachte gebieden in de ruimte.

Volgens gegevens van de Chandrayaan-1 expeditie is water het meest aanwezig rond de polen van de maan, waar onze basis zich dus het meest waarschijnlijk zal bevinden. Door een gebrek aan precieze gegevens voor specifieke kraters kunnen we geen definitief antwoord geven, maar mogelijke kandidaten zijn Shackleton krater (met pieken die ~94% van het jaar verlicht zijn), Whipple krater (met een dikke ijslaag voorspeld), of Peary krater (die vrij ondiep is).

We zijn van plan om de romp van de raket te gebruiken als het belangrijkste skelet van de basis. Zodra de raket de baan om de maan heeft bereikt, zal hij uiteenvallen in vier secties die onafhankelijk van elkaar zullen landen. Deze vier cilindrische secties zullen de vier leefmodules vormen die de astronauten nodig zullen hebben voor deze eerste expeditie: een leefmodule, een gemeenschappelijke (& sport) module, een serre module, en een onderzoeksmodule (zie schema's hieronder).

Aangezien de warmtetoevoer door straling kan worden genegeerd, is alleen warmte-isolatie nodig voor warmteverlies door straling (vanaf de basis - naar buiten toe) en geleiding door de grond. Dit kan worden gedaan door gebruik te maken van meerlaagse isolatie - met Kapton of Mylar - om straling terug te kaatsen en door het deel van de romp dat in contact staat met de grond dikker te maken. Opblaasbare modules zijn ook denkbaar, mits hun basis in contact met de grond ook van dik isolatiemateriaal is gemaakt.

Het gebruik van het frame van de raket zal de bouwtijd drastisch verminderen, aangezien de enige constructie die nodig zal zijn de verbindingen tussen de modules, de buiteninfrastructuren en het binnenmeubilair zal zijn. De infrastructuren zullen worden samengesteld uit kleine of middelgrote onderdelen die op aarde worden gebouwd; de lage zwaartekracht zal het gemakkelijker maken de grotere onderdelen te vervoeren.

Kort na aankomst zal het team naar de buitenkant van de krater reizen om de zonneweerbuigers en de communicatie-antenne te installeren. Dit zal een van de weinige keren zijn dat het team grote afstanden moet afleggen (anders dan voor incidenteel onderhoud), aangezien het kamp verder compact is.

De gevaren waaraan de astronauten kunnen worden blootgesteld, kunnen in drie categorieën worden ingedeeld.

Ten eerste de milieuproblematiek: zoals eerder uitgelegd, zal de meestal schadelijke straling uit de ruimte de astronauten op de bodem van de krater nooit bereiken, dus dit probleem kan worden geëlimineerd. Meteorieten daarentegen zouden het kamp kunnen bereiken; snelle berekeningen (in vergelijking met de hoeveelheid die de atmosfeer van de aarde bereikt) tonen echter aan dat de kans dat een meteoriet een module of een astronaut beschadigt, verwaarloosbaar is.

Ten tweede, gezondheidsproblemen: de astronauten zullen slechts een zesde van de zwaartekracht van de aarde ervaren, wat spierverlies tot gevolg zal hebben. Om dit tegen te gaan zullen de astronauten een dagelijkse trainingsroutine volgen met machines die zijn aangepast aan het werken bij lage zwaartekracht (elastieken om de persoon naar beneden te trekken, magnetische weerstand, enz).

Ten derde, technische problemen of ongevallen. Alle modules zijn afgesloten met luchtdichte deuren en zullen niet worden beïnvloed als er een breekt; parameters zoals temperatuur of luchtsamenstelling zullen voortdurend worden gecontroleerd om ongelukken te voorkomen.

Tijdens de vestigingsfase zijn de astronauten afhankelijk van een kleine watervoorraad die van de aarde wordt aangevoerd. Zodra de hoofdinfrastructuur is geïnstalleerd, zal het water in 3 stappen uit de regolith worden gehaald.
De eerste stap is het uitgraven: een rover haalt brokken regolith uit de grond en brengt ze naar een warmtekamer.
De tweede stap is extractie: Met behulp van zonne-energie wordt de kamer verwarmd tot ongeveer 600 K, waardoor het water sublimeert en de druk van de tank wordt opgebouwd.
De derde en laatste stap is het transport: na door een turbine te zijn gegaan (zie het gedeelte over elektriciteit), condenseert de waterdamp in een leidingstelsel dat naar de waterreservoirs leidt. Een regelaar controleert de zuiverheid van het water om er zeker van te zijn dat het drinkbaar is; indien nodig kan het verder worden gezuiverd.
Om verspilling te voorkomen wordt water gerecycleerd zoals in het ISS: uit de transpiratie van astronauten/planten, urine, douche en gootsteenafvoer.

Het voedsel zal worden geproduceerd in de serre-module (zie schema's hieronder).
Groenten zullen worden geproduceerd in aëroponische en hydrocultuursystemen die gebruik maken van met voedingsstoffen verrijkt water (voedingsstoffen kunnen worden gesynthetiseerd uit geëxtraheerd KREEP, of geconcentreerde voorraden die van de aarde worden aangevoerd). In het aëroponische systeem worden de wortels van de planten besproeid met een nevel die alle voedingsstoffen bevat die zij nodig hebben; in het hydroponische systeem baden de worteltoppen in de oplossing (als groeimedium kan steenwol of perliet worden gebruikt). De planten worden gekozen op grond van hun opbrengst, groeitijd en voedingswaarde (snelgroeiende planten zijn boerenkool, bonen, sla, tomaten, bessen, enz.) Ze zullen groeien in een gecontroleerde omgeving om de ideale intensiteit/golflengte van licht en temperatuur te ontvangen.
Kunstmatig vlees zal worden "gekweekt" door stamcellen in een voedingsmedium te baden om proteïnen te maken.
Andere niet-bederfelijke voedingssupplementen zullen in voldoende hoeveelheden van de aarde worden aangevoerd.

Tijdens de vestigingsfase zal de basis worden aangedreven door een thermo-elektrische generator van radio-isotopen, die op veilige afstand van de basis zal worden verwijderd zodra hij niet langer nodig is.
Samen met het water zal elektriciteit worden geproduceerd in een geconcentreerd zonne-energiesysteem (CSP):
Op de toppen buiten de krater worden twee-assige volgreflectoren geplaatst die het zonlicht weerkaatsen naar hetzelfde punt in de buurt van het kamp. De daar geplaatste verwarmingskamer zal stoom onder hoge druk produceren, die door een turbine zal gaan en de bladen ervan zal laten draaien; deze draaiende beweging zal door een generator in elektriciteit worden omgezet (in een schema hieronder uitgelegd).
Zonnepanelen zouden ook als alternatief kunnen worden gebruikt om de complexiteit van het systeem te verminderen, maar dit zou de opbrengst verminderen (slechts ~20% rendement tegenover ~50% rendement voor turbines) en een groter oppervlak vergen.

Bij het ademen zijn er twee essentiële processen die moeten worden uitgevoerd: het creëren van O2 en het afvangen van CO2. De stikstof (80% van de lucht) die nodig is, kan van de aarde worden aangevoerd en wordt niet verbruikt omdat het een inert gas is.
Zuurstof zal worden gemaakt door elektrolyse van water. Door een spanningsverschil op twee elektroden aan te brengen, kunnen we de H20-moleculen splitsen en waterstof en zuurstof maken (er moet een elektrolyt worden toegevoegd om het geleidingsvermogen van het water te verhogen). De waterstof kan worden opgeslagen en later als raketbrandstof worden gebruikt.
Kooldioxide kan worden gezuiverd met lithiumhydroxide (LiOH), dat met CO2 reageert en water produceert, of met mager amine (MEA), dat CO2 absorbeert en rijk wordt aan MEA (dat vervolgens kan worden gekookt om het CO2 kwijt te raken, waardoor het weer mager wordt).
Tijdens de bezinkingsfase en indien zich een probleem voordoet met het elektrolyseproces, zullen zuurstofkaarsen worden gebruikt om het O2-niveau op een stabiel 20% te houden.

Eerst en vooral, Cartier Izal een wetenschappelijk doel hebben. Het kamp zal de astronauten in staat stellen experimenten uit te voeren en onderzoek te doen dat op aarde niet mogelijk was, zoals het gedrag van verschillende voorwerpen bij lage zwaartekracht of in de leegte. Het zal ook een gouden gelegenheid zijn om de samenstelling van het regolith in maankraters grondig te analyseren. Het kamp zal ook van belang zijn op het gebied van de astrofysica: het uitkijkpunt zal astronauten in staat stellen sterren waar te nemen die vanaf de aarde niet kunnen worden gezien.

Ons kamp op de maan zal ook dienen als een tussenstation voor de kolonisatie van de ruimte. Ruimteschepen zullen immers waterstofgas kunnen tanken dat door elektrolyse ontstaat, wat bijvoorbeeld een reis naar Mars zou kunnen vergemakkelijken.

In een mogelijke toekomst zou de basis ook een lucratiever doel kunnen hebben, zoals de verkoop van zeldzame aardmetalen die gemakkelijk op de maan kunnen worden gevonden, of de ontwikkeling van ruimtetoerisme.

De astronauten worden om 7.00 uur wakker en hebben een half uur voor hygiëne en persoonlijke interesses.

Om 7:30 deelt de bemanning een ontbijt in de Living Module, waar ze zowel op de maan geproduceerde als van de aarde meegebrachte producten eten om een evenwichtige voeding te behouden. Een groep van twee astronauten houdt vervolgens toezicht op de rover terwijl deze regolith onttrekt (om later het water eruit te halen), terwijl de overige twee astronauten de tuin verzorgen die in de serre-module is geïnstalleerd en de groei van het kunstmatige vlees in de gaten houden.

Om 9:00 uur verlaten twee van de astronauten de basis voor onderhoud aan de rovers en de infrastructuur. Dit kan bestaan uit verschillende taken zoals het schoonmaken van sommige instrumenten, het controleren van de productiviteit van de generatoren of het controleren van de integriteit van het leidingsysteem. De andere twee astronauten blijven op de basis om enkele klusjes te doen om het welzijn van de bemanning te garanderen.

Om 10.30 uur hergroeperen alle astronauten zich in de gemeenschappelijke module om oefeningen te doen, aangezien de lage zwaartekracht op het maanoppervlak hun spieren kan verzwakken. Na een uur trainen en een half uur rusten, lunchen ze en kunnen ze genieten van het eten dat ze op de basis hebben geproduceerd.

Om 13.00 uur gaat de bemanning naar buiten om de sterren te observeren, die duidelijk zichtbaar zijn dankzij de afwezigheid van lichtvervuiling. De waarnemingen zullen vervolgens naar de aarde worden gestuurd waar wetenschappers ze grondiger kunnen analyseren. Gedurende de rest van de "middag" verzamelen de astronauten monsters van regolith en analyseren hun samenstelling in de onderzoeksmodule, om parameters zoals waterconcentratie te verifiëren en verschillende andere experimenten uit te voeren. Deze resultaten worden rond 18:30 uur ook naar de aarde gestuurd, waarna de astronauten wat vrije tijd krijgen om te rusten.

Om 19.00 uur hergroepeert de bemanning zich in de woonmodule en bereidt het schema voor de volgende dag voor. Daarna dineren ze om 20.00 uur en hebben ze een uur vrije tijd, waarin ze meestal kaarten, naar goede muziek luisteren of boeken lezen. Deze vrije tijd is van essentieel belang voor hun geestelijk welzijn en om de stress te verminderen die het leven in de ruimte met zich meebrengt.

De rest van de avond is dan gewijd aan hygiëne en uitwisseling met de aarde. De astronauten gaan rond 22.30 uur naar bed voor een volledige nachtrust, dromend over de onmetelijkheid van de ruimte en de mogelijkheden die morgen in het verschiet liggen.