[42]

Nasz projekt powstał w wyniku współpracy pięciu pomysłowych i energicznych przyjaciół: Magdaleny, Szymona, Jakuba, Alberta i Krzysztofa. Od dawna interesujemy się astronomią, dlatego byliśmy zachwyceni możliwością zaprojektowania własnej bazy księżycowej. Realizacja wymagała trzech miesięcy ciężkiej i owocnej pracy. Chcieliśmy, aby nasz projekt był jak najdokładniejszy i potencjalnie przydatny dla agencji kosmicznej, dlatego skorzystaliśmy z pomocy ekspertów - naszego mentora, astrofizyka z Polskiej Akademii Nauk i jego kolegi specjalizującego się w budowie tuneli. Zdecydowaliśmy się na budowę dwupoziomowego kompleksu w krawędzi krateru Shackleton, w pobliżu księżycowego bieguna południowego. Nasz projekt cechuje minimalizm i użyteczność, ale jednocześnie kładzie nacisk na komfort astronautów, zarówno fizyczny jak i psychiczny. W dalszej części tego raportu chcielibyśmy wyjaśnić wiele kwestii i pokazać nasze wybory.

Biorąc pod uwagę wiele czynników, wybór lokalizacji padł na krater Shackleton. Postanowiliśmy wybudować dwupoziomowy kompleks w zewnętrznym zboczu krawędzi krateru. Nasza decyzja jest w pełni uzasadniona i obfituje w różne korzyści. Po pierwsze, krawędź krateru Shackleton jest niemal bez przerwy oświetlona słońcem, co sprzyja rozwojowi elektrowni fotowoltaicznej, która byłaby doskonałym źródłem energii. Ponadto temperatura na szczytach jest łagodna, w porównaniu do innych miejsc na Księżycu. Po drugie, znajduje się on na południowym biegunie Księżyca, czyli prawdopodobnie znajdują się tam pokłady wody księżycowej. Podejrzewa się również, że sam krater zawiera ślady wody na dnie. To znacznie ułatwiłoby pozyskanie tego bardzo potrzebnego związku. Po trzecie, dzięki podziemnej budowie i pokryciu księżycowym gruntem, baza byłaby mniej narażona na zagrożenia, takie jak meteory czy promieniowanie kosmiczne.

Tunel w obręczy zamierzamy zbudować metodą nowohucką. Jest ona bardzo efektywna, nie pochłania zbyt wielu materiałów i czasu. Dodatkową zaletą jest maksymalne wykorzystanie siły geologicznej dostępnej w okolicznych skałach i ustabilizowanie tunelu. Etapy budowy polegają na umieszczeniu materiałów wybuchowych w odpowiednio przygotowanych szczelinach, wysadzeniu skały, usunięciu gruzu i wzmocnieniu tunelu. Kluczowe jest zabezpieczenie sprzętu przed pyłem księżycowym, który będzie wylatywał w górę podczas wysadzania skał. Co więcej, wykorzystamy księżycowy regolit w druku 3D. W ten sposób będziemy mogli wyprodukować niezbędne elementy bazy na Księżycu. Energia z paneli słonecznych będzie odpowiednim źródłem zasilania dla tej pracy. Ostatnia część pracy polega na posadowieniu wszystkich najważniejszych instalacji i urządzeń w dwupoziomowej bazie. Jako fundament konstrukcyjny wewnątrz tunelu moglibyśmy wykorzystać pociski rakietowe.

Woda byłaby wydobywana z dna krateru, przy użyciu dwóch specjalistycznych robotów NASA - RASSORów. Te koparki RC, sterowane przez astronautów, zbierałyby regolit zawierający kryształy wody. Następnie byłby on transportowany do bazy i poddawany obróbce termicznej opisanej w projekcie RESOLVE NASA. Następnie część wody zostałaby zmineralizowana do spożycia. Następnie byłaby gromadzona w szczelnych i ciemnych pojemnikach, w temperaturze 2°C-12°C, aby zapobiec zepsuciu. Proces ten, przy maksymalnej sprawności konwersji i koncentracji wody w regolicie 3%, byłby w stanie pokryć miesięczne zapotrzebowanie człowieka w czasie około 7,65 godzin przez 15 dni.

Nasz projekt obejmuje budowę księżycowej szklarni, mającej na celu rozwój samowystarczalności. Według projektu zespołu badaczy z Uniwersytetu Arizony, kierowanego przez prof. Giacomelli miałaby ona generować 50% kalorii dla całej załogi. Pomysł polega na uprawie roślin w pomieszczeniu oddzielonym plastikowym ekranem. System zawiera lampy sodowe i koperty do przechowywania nasion, całkowicie pomijając użycie gleby do wzrostu roślin. Reszta potrzebnego pożywienia byłaby dostarczana przez mięso hodowane in vitro w naszym laboratorium. Dzięki temu astronauci mieliby na Księżycu zbilansowaną dietę.

Do zapewnienia zasilania w bazie wykorzystamy farmę słoneczną na krawędzi krateru oraz regolit. Poprzez obróbkę regolitu możemy zmagazynować w nim energię cieplną, która następnie zostanie dostarczona z minimalnymi stratami przez podgrzewaną rurę z płynem przewodzącym do silnika Stirlinga. Ten system i panele fotowoltaiczne będą w stanie wyprodukować potrzebne 122kW energii każdego dnia.

Aby dostarczyć powietrze, zastosujemy metalizę. Polega ona na dodaniu do regolitu chlorku wapnia (CaCl2), podgrzaniu go do 950°C i zastosowaniu prądu. Otrzymamy wtedy stopy metali i tlen. Do oczyszczania tlenu użyjemy filtrów, które będziemy musieli przetransportować z Ziemi. Wykorzystując cztery tony skały księżycowej możemy wyprodukować 1,4 tony tlenu. Naukowcy obliczają, że cztery reaktory mogłyby wytworzyć jedną tonę tlenu rocznie, co daje nam około 83 kilogramów czystego tlenu miesięcznie. Jedna jednostka RASSOR będzie musiała pracować przez dodatkowe 3 godziny w miesiącu.

[54]

Warunki środowiskowe w wybranej przez nas lokalizacji są dość dobre w porównaniu z innymi częściami Księżyca, ale nadal bardzo niekorzystne dla człowieka. Główne problemy to: niska temperatura, promieniowanie kosmiczne i możliwość uderzenia przez meteoryt. Większa część naszej bazy ukryta jest w zewnętrznym zboczu krateru pokrytym grubą warstwą księżycowego regolitu. Stanowi on dobrą osłonę przed meteorytami i promieniowaniem. Jest też, dzięki odporności skały księżycowej na przewodzenie ciepła, świetną izolacją cieplną. Segment bazy poza zboczem ma równie dobrą ochronę - ściany z aluminium, stali i MLI.

Istoty ludzkie zostały uwarunkowane przez miliony lat ewolucji do 24-godzinnego cyklu dobowego. W bazie na Księżycu sytuacja jest zupełnie inna. Słońce jest zawsze w górze, więc astronauci muszą dostosować się do tych warunków i opracować plan, który zawiera czas na sen, badania, treningi i posiłki. Załoga jest budzona przez alarm każdego ranka po ośmiu godzinach snu. Następnie biorą prysznic w łazience. Następnie astronauci ubierają się i spotykają w jadalni, aby zjeść śniadanie. Składa się ono z jedzenia podawanego w plastikowych torebkach, warzyw i napojów ostrożnie spożywanych za pomocą słomki. Następnie, dokładnie półtorej godziny po porannym apelu, astronauci zasiadają do przydzielonych zadań dnia. Każdy astronauta ma swoje zadanie do wykonania, jak np. prowadzenie obserwacji obiektów na niebie, przeprowadzanie eksperymentów mających na celu poznanie funkcjonowania organizmu człowieka na drugiej planecie, wydobywanie surowców, takich jak księżycowy regolit z zamarzniętą wodą. To także dobry czas na prowadzenie badań w celu zrozumienia geologii skały macierzystej Księżyca. Do tych czynności przeznaczone są specjalne sale. Następnie jedna godzina przeznaczona jest na lunch i relaks. Kolejną codzienną rutyną są ćwiczenia fizyczne: dwie godziny ćwiczeń dziennie pomagają utrzymać napięcie w mięśniach. Astronauci muszą także przewidzieć czas na prace, których nie da się zaplanować, takie jak naprawa zepsutych urządzeń i konserwacja sprzętu używanego poza bazą. Komunikacja w nagłych przypadkach w obrębie stacji będzie bardzo funkcjonalna dzięki specjalnemu systemowi głośników rozmieszczonych wokół bazy. Ich głównym zadaniem jest odtwarzanie naturalnych dźwięków, jakie możemy usłyszeć na Ziemi. Dzięki temu astronauci będą mogli zachować zdrowie psychiczne. Stworzony zostanie również specjalny serwer. Dzięki niemu osoby przebywające w bazie będą mogły łączyć się z Ziemią za pomocą komunikacji satelitarnej oraz brać udział w wykładach czy konferencjach. Astronauci mają zazwyczaj dwie godziny dziennie na przekazanie raportu do kierownictwa na Ziemi, kontakt z bliskimi lub wzięcie udziału w rozmowie za pomocą tego systemu. Gdy dzień ma się ku końcowi, a więc kilkanaście godzin po przebudzeniu, załoga je ostatnią kolację. Przed powrotem do łóżka astronauci mają godzinę czasu wolnego. Mogą wysłać kilka maili i wiadomości do rodziny, obejrzeć kilka filmów lub po prostu spędzić czas grając razem w gry.