[42]

Cynthia, nasz projekt Moon Camp, składa się z księżycowej bazy mieszczącej pięciu astronautów. Osada będzie znajdować się w pobliżu rury lawowej, na południowym biegunie Księżyca. Zaprojektowaliśmy obóz składający się z dwóch głównych części: jednej wewnątrz tuby lawowej, w której będą mieszkać ludzie, oraz drugiej na powierzchni Księżyca, w pobliżu tuby lawowej, która ma kształt sześciokąta. Połączone z każdym bokiem sześciokąta jest pięć półkul służących jako szklarnie, laboratoria i wejście. Obie części osady połączone są windą z tuby lawowej na powierzchnię oraz korytarzem z windy do sześciokąta. Oprócz głównego budynku rozważaliśmy budowę garażu dla łazików i innych pojazdów oraz ściany paneli słonecznych.

Zamierzamy zbudować nasz Moon Camp w rurze lawowej w pobliżu krateru Shackleton, który tuneluje do południowego bieguna Księżyca. Wybraliśmy to miejsce, ponieważ wiadomo, że jest ono stale oświetlone przez Słońce. W konsekwencji możemy stale wykorzystywać energię słoneczną. Ponadto pomiary przeprowadzone przez należący do NASA Lunar Prospector wskazują na duże ilości wodoru wewnątrz krateru Shackleton, co świadczy o możliwym istnieniu lodu. Jak wcześniej wspomniano, w mniejszej rurze lawowej zostanie zbudowana jedna z części bazy księżycowej. Będzie ona zawierać sypialnię, kuchnię, łazienkę i siłownię, ponieważ temperatura jest tam stała i wynosi 20°C. Ponadto rura lawowa stanowi świetną ochronę przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym oraz przed małymi meteorytami, które uderzają w powierzchnię Księżyca. Astronauci będą mieli również łatwiejszy dostęp do podziemnych zasobów.

Budowa Cynthii z materiałów importowanych z Ziemi byłaby zbyt droga, więc zamiast tego musimy wykorzystać zasoby księżycowe. Robot podobny do NASA RASSOR będzie zbierał księżycową glebę, a inny robot połączy uzyskany regolit z tworzywami sztucznymi pochodzącymi z odpadów astronautów, tworząc kompozytowy beton polimerowy. Następnie drukarka 3D wykona pozostałą pracę, która polega na stworzeniu z tej mieszanki ścian, mebli i narzędzi, pracując przy tym całkowicie automatycznie. Zewnętrzne ściany muszą mieć grubość sześciu metrów, aby zapewnić ochronę przed promieniowaniem, a wewnętrzne warstwy ścian Moon Camp będą wyglądały podobnie jak wnętrze skafandra kosmicznego. Te warstwy również będą w całości budowane przez roboty. W konsekwencji astronauci są bezpieczni, a my oszczędzamy duże sumy pieniędzy.

Woda jest niezbędna do podtrzymania życia na Księżycu. Ponieważ jej transport z Ziemi jest zbyt kosztowny, musimy ją pozyskiwać z księżycowego regolitu. Wydobycie gleby odbędzie się w kraterze Shackleton znajdującym się w okolicach księżycowego bieguna południowego. Następnie zebrany grunt, zawierający aż 20% wody lodowej według danych zwróconych przez należący do NASA Lunar Reconnaissance Orbiter, zostanie podgrzany i oczyszczony zapewniając dzienne zapotrzebowanie na wodę dla pięciu astronautów. Astronauta może zużyć do 4,5L wody dziennie.

Żywność potrzebna naszym astronautom musi dostarczać około 3000 kalorii dziennie, wapń i witaminę D, które są niezbędne, aby zapobiec degradacji kości. W początkowym okresie będą oni spożywać zapakowane jedzenie wysyłane z Ziemi i stopniowo zastępować swoje posiłki jedzeniem uprawianym w modułach rolniczych, które wykorzystują system hydroponiczny. Polega on na zamgławianiu bogatego w składniki odżywcze roztworu i wody w małej komorze pod ciśnieniem, zawierającej korzenie rośliny. Będziemy mogli uprawiać soję, słodkie ziemniaki, cebulę, quinoa i sałatę.

Nasza księżycowa stacja badawcza będzie zasilana przez panele słoneczne umieszczone na brzegach krateru Shackleton ze względu na niemal ciągłe nasłonecznienie tego obszaru. Część pozyskanej energii będzie magazynowana w akumulatorze wykorzystywanym w przypadku zaćmień Księżyca. Transport ładunku będzie odbywał się za pomocą przewodów zabezpieczonych materiałami absorbującymi wstrząsy, takimi jak Kevlar i Grafen. W początkowej fazie stacja będzie funkcjonować na sprowadzonych z Ziemi bateriach akumulatorów, które po zbudowaniu systemu fotowoltaicznego zostaną przekształcone w awaryjne magazyny energii.

Przeciętny człowiek potrzebuje około 0,84 kg tlenu dziennie, więc dla pięciu osób będziemy musieli wyprodukować około 4,2 kg dziennie. Głównym sposobem, w jaki będziemy produkować tlen jest karbotermiczna redukcja regolitu, który zawiera obfite źródło tlenków takich jak SiO2. Metaliczne tlenki gleby księżycowej są redukowane z metanem, w wyniku czego powstaje tlenek węgla i wodór. Następnie, tlenek węgla reaguje z wodorem tworząc wodę i metan, który zostanie poddany recyklingowi w pierwszej reakcji. Następnie woda zostanie poddana elektrolizie, tworząc tlen i wodór.

[54]

Brak atmosfery na Księżycu oznacza sytuacje niebezpieczne dla astronautów, dlatego naszą rolą jest ich ochrona. Sześciometrowe ściany zewnętrzne z regolitu księżycowego i tworzyw sztucznych, wypełnione między warstwami wodą (dla ochrony astronautów przed rozbłyskami słonecznymi), wystarczą, by uchronić astronautów przed silnym promieniowaniem i asteroidami. Ekstremalne temperatury na Księżycu nie stanowią problemu, ponieważ wewnętrzna część Cynthii pełni rolę podobną do tej, jaką pełni skafander kosmiczny: składa się z warstw pełniących różne funkcje, takich jak warstwa ripstop, warstwy izolacji z Mylaru i warstwa pęcherza, dzięki czemu możliwe jest utrzymanie stałej temperatury 18-24°C i dostarczenie wystarczającej ilości tlenu.

Utworzenie naszej placówki księżycowej Moon Camp ma zasadniczą rolę w rozwoju naukowego spojrzenia na Wszechświat przy pomocy informacji zebranych przez załogę astronautów. Postrzeganie dnia na Księżycu jest abstrakcyjne, choć harmonogram pracy astronautów wymaga zachowania naturalnego rytmu okołodobowego, ze względu na bezpośredni wpływ na zdrowie człowieka. W związku z tym załoga będzie ściśle przestrzegać rygorystycznego harmonogramu. Program zakłada pobudkę o 6 rano w ciągu 24 godzin hipotetycznego dnia. Obszarem przeznaczonym do 8-godzinnego dziennego odpoczynku jest Sekcja Snu, umieszczona na poziomie podziemnym, składająca się z pięciu małych boksów, z których każdy wyposażony jest w śpiwór. Dystrybucja powietrza musi być stale kontrolowana, a wentylacja musi być wydajna, aby zmniejszyć ryzyko deprywacji tlenowej. Biorąc pod uwagę mikrograwitację środowiska, poranna rutyna i czynności związane z higieną osobistą są trudniejsze, ponieważ zaopatrzenie w wodę jest ograniczone i priorytetowo traktowane. Cała piątka astronautów spożywa codziennie trzy posiłki, które dostarczają niezbędnych białek, lipidów, węglowodanów, witamin i minerałów, zapewniając zrównoważone odżywianie. Ponadto, załoga musi wykonywać codzienne zadania, głównie obowiązki konserwacyjne, które zapewniają bezpieczeństwo i zrównoważony rozwój lub administrowanie i nadzorowanie eksperymentów w dwóch laboratoriach znajdujących się na Poziomie Powierzchniowym. Codzienne kontrole systemów nośnych są kluczowe, ponieważ ich konstrukcja zmniejsza zapotrzebowanie na zaopatrzenie, poddając większość odpadów recyklingowi. W celu zmniejszenia stresu oraz zachowania masy mięśniowej i jej napięcia, członkowie załogi spędzają około dwóch i pół godziny w Sali gimnastycznej ćwicząc na maszynach do ćwiczeń, ponieważ mikrograwitacja sprzyja utracie siły mięśni. Pod koniec dnia, gdy wszystkie zadania zostały wykonane, astronauci mogą spędzić wieczory tak, jak chcą, mając przerwę od napiętego harmonogramu.