Proiectul PIONEERS (Permanent International COlonies Near CratErs Exploiting lunar ReSources) urmărește stabilirea unei șederi pe termen lung pe Lună prin utilizarea unui ciclu ecologic închis și a resurselor lunare comune, permițând astfel construirea mai multor baze aproape independente.

Pentru a realiza acest lucru, se va construi o bază cu simetrie radială în interiorul peretelui unui crater lunar de la Polul Sud, precum Shackleton. Apa va fi extrasă și folosită ca punct de plecare al unei serii de procese care vor permite cultivarea hranei, redobândirea substanțelor nutritive și producerea de gaze esențiale, cum ar fi dioxidul de carbon, oxigenul, hidrogenul sau azotul. Vârfurile pereților craterului vor găzdui panouri solare pentru a asigura o alimentare electrică constantă, care ar putea fi împărțită între mai multe baze. Acestea vor fi acoperite în cazul unor pericole meteorice, care vor fi detectate cu anticipație.

Opt cupole icosaedrice vor avea funcții diferite și vor găzdui până la opt persoane, care vor folosi acest spațiu pentru a investiga zonele din apropiere cu ajutorul roverelor, pentru a fabrica produse cu gravitație redusă în vederea obținerii de fonduri pentru întreținere și pentru a efectua diferite experimente în vederea explorării de noi tehnologii potrivite pentru viața pe Lună. În plus, va fi folosită și ca port spațial pentru a pleca pe Marte în viitor. Producția in situ de diferite substanțe, inclusiv oxigen, metan și hidrogen, va permite alimentarea cu combustibil a navelor spațiale în caz de nevoie.

În general, baza ar fi un punct de plecare pentru înființarea unor colonii independente la scară largă, care își pot reutiliza resursele și le pot exploata pe cele locale, oferind în același timp un randament științific și comercial.

Tabăra de pe Lună ar fi construită în interiorul pereților unui crater de la Polul Sud, precum Shackleton. În acest fel, ar fi protejată împotriva radiațiilor și a pericolelor meteoritice, permițând în același timp construirea mai multor baze în jurul ei. Având în vedere lățimea sa mare în comparație cu baza, acest lucru ar permite extinderi viitoare pentru a găzdui mai mulți oameni. Craterul ar fi folosit pentru a obține gheață, care ar furniza hidrogen, oxigen și apă. În plus, așa-numitele vârfuri de lumină eternă ar fi folosite pentru a obține o producție electrică constantă cu ajutorul panourilor solare care ar putea fi împărțite, reducând astfel concurența pentru colonizarea acestei zone și încurajând cooperarea.

Baza ar fi formată din șapte domuri icosaedrice conectate prin tuburi pentru a îmbunătăți stabilitatea, deoarece acestea constau în triunghiuri echilaterale alcătuite din aliaje HY pentru a rezista la presiune, împreună cu o acoperire din plastic rezistent la zgârieturi, în special pentru zonele exterioare, precum și un garaj pentru rover. Aceste plăci ar urma să fie trimise la suprafață, pe lângă utilajele mobile acționate de RTG, care ar permite forarea spațiului necesar. Aceasta ar servi, de asemenea, ca misiune preliminară pentru a testa procedurile și tehnologiile. În plus, sistemul său de anvelope ar putea fi rotit pe verticală și ar putea desfășura țevi pentru distribuirea gheții. Acesta ar trece peste pereții superiori ai craterului și apoi ar coborî înapoi la bază. De asemenea, ar urma să fie trimise antene pentru comunicații. În timp, pe măsură ce prezența umană crește, ar putea fi construite sisteme mai complexe pentru a conecta mai multe baze. Regulitul ar fi extras in situ pentru a forma straturi de protecție care ar putea fi desfășurate în cazul detectării oricărui potențial pericol. Acestea ar fi procesate și utilizate ca material pentru imprimante 3D de către aceste mașinării polivalente. Pentru a reduce costurile acestei faze preliminare, ar fi nevoie de un program internațional, precum și de utilizarea de lansatoare reutilizabile.

Pentru a reduce expunerea la radiații, baza va fi îngropată în interiorul peretelui craterului, cu o ieșire mică, acoperită de regolit, unde vor fi amplasate roverele. Acestea ar fi acoperite cu un material rezistent la radiații și ar avea costume lunare atașate de ele în așa fel încât praful lunar să poată fi îndepărtat din partea din spate. În plus, roverele s-ar afla în interiorul unei camere exterioare conectate la bază, unde ar fi întreținute. Praful ar fi îndepărtat de pe suprafața sa prin pomparea excesului de dioxid de carbon către vehicule, iar apoi ar fi filtrat. Roverele ar putea fi, de asemenea, operate de la distanță pentru operațiuni de recunoaștere pentru a evita expunerea. Plafoanele de regolit se vor construi plafoane detașabile în zonele sensibile, cum ar fi panourile solare, în cazul în care ar fi detectat vreun pericol prin observarea prin satelit. În cele din urmă, pentru a reduce impactul gravitației scăzute, ar exista un spațiu dedicat activității fizice.

Apa va fi extrasă sub formă de gheață din depresiunea craterului și va fi transportată în zona exterioară a bazei, unde va fi topită cu ajutorul unor oglinzi fierbinți. O parte din ea ar fi folosită în rezervoarele hidroponice și ar putea fi obținută, de asemenea, ca produs rezidual de la organismele de descompunere care se hrănesc cu resturile de plante. Dioxidul de carbon expulzat de astronauți ar fi prelucrat în reacția Sabatier pentru a obține și mai multă apă, precum și în reacția de schimbare a apei cu gaz. Apa obținută sub formă de vapori ar fi răcită și presurizată pentru a fi lichefiată.

Unul dintre domuri ar găzdui rezervoare hidroponice în care ar fi crescute mai multe tipuri de plante: soia, năut și arahide pentru proteine și grăsimi; cartofi pentru carbohidrați; și plante cu frunze verzi, cum ar fi spanacul, pentru minerale utile, cum ar fi calciul, esențial pentru a evita osteoporoza. Diatomeele ar fi crescute, de asemenea, pentru a elimina dioxidul de carbon și a produce oxigen, împreună cu algele multicelulare. Ciupercile și bacteriile descompunătoare s-ar hrăni cu resturile de plante în camere întunecate, ca sursă suplimentară de proteine și pentru a produce apă, dioxid de carbon și azot, care ar fi capturate și trimise înapoi la plante, recreând un ciclu al azotului pentru a reduce nevoia de substanțe importate necesare pentru creșterea plantelor.

Energia ar fi generată în principal de panouri solare amplasate în jurul vârfurilor pereților craterului, pentru a asigura o alimentare constantă chiar și în perioadele întunecate ale ciclului lunar. De asemenea, aceasta ar fi distribuită între mai multe baze atunci când acestea ar fi construite. Hidrogenul obținut prin electroliza apei și WGS ar putea fi, de asemenea, utilizat în pile de combustie pentru a obține mai multă energie. Alte surse suplimentare de energie ar fi căldura generată de camera de compostare și metanul generat de procesul Sabatier, care ar putea fi stocat ca și combustibil sau ars.

Pentru a obține diferite tipuri de gaze se vor folosi mai multe reacții. Gheața ar fi electrolizată pentru a obține oxigen și hidrogen, care ar avea mai multe utilizări, după cum s-a menționat mai sus. Oxigenul ar fi consumat de către rezidenți și de organismele din compostor, obținându-se azot prin filtrarea produselor sale reziduale. La început, azotul și oxigenul ar fi importate de pe Pământ pentru a stabili atmosfera bazei, dar ar putea fi produse la scară mică prin agricultură, prin intermediul descompozitorilor, respectiv al plantelor și al algelor. Dioxidul de carbon ar fi utilizat în reacția lui Sabatier pentru a obține apă și metan și ar fi folosit, de asemenea, pentru a îndepărta praful de pe rovere. În ansamblu, atmosfera ar fi monitorizată în permanență de senzori pentru a detecta orice posibilă scurgere, iar rezervele importate ar fi stocate în cazul unui eventual accident. Orice gaz nociv, cum ar fi CO de la WGS, ar putea fi eliberat în atmosferă și ar putea fi eliminat de vântul solar.

Tabăra ar îndeplini mai multe funcții simultan. Ar fi un experiment internațional, scalabil, pentru a încerca diferite proceduri și strategii de stabilire a unor baze stabile și independente, care ar putea împărtăși resurse locale prin intermediul unei rețele conectate.

În plus, expedițiile de mare amploare, atât de la distanță, cât și prin intermediul EVA-urilor, ar oferi cunoștințe neprețuite despre geologia Lunii, nu numai la nivelul suprafeței, ci și la niveluri mai profunde, prin intermediul mașinilor de foraj. De asemenea, ar putea fi folosită pentru a investiga aplicații și produse cu gravitație redusă și pentru a le exporta pentru a reduce costurile totale, oferind cunoștințe științifice variate. Pe termen lung, ar putea fi folosit ca viitor punct de lansare pentru misiuni pe Marte, datorită gravitației scăzute și fabricării de propulsoare in-situ.

Echipajul se va trezi după perioade de 8-9 ore de somn, deși o pereche de astronauți va supraveghea camera de comunicații, contactând atât Pământul, cât și alte baze din apropiere, dacă este necesar. Aceste perechi s-ar roti în mod regulat, iar restul echipajului ar avea voie să se odihnească în timpul zilei. Ar exista o procedură generală de scanare, iar apoi echipajul și-ar dedica timpul diferitelor experimente științifice, în funcție de specialitatea fiecăruia. De exemplu, geologii ar putea efectua EVA-uri sau ar putea opera roverele de la distanță; botaniștii ar putea supraveghea culturile și ar putea efectua experimente cu gravitație redusă în laborator; inginerii ar putea monitoriza reacțiile și ar putea ajuta la repararea oricărei scurgeri, și așa mai departe. După șapte ore de muncă, echipajul se va aduna la sala centrală pentru a lua masa de prânz și va avea două ore libere, timp în care va putea face exerciții fizice în sala de gimnastică, își va putea face controale medicale, se va putea relaxa în sala centrală etc. Apoi, se făcea analiza datelor din materialul recuperat sau din experimentele efectuate, alături de lucrări de întreținere, cum ar fi revizuirea compostorului, curățarea roverelor și așa mai departe. Rezultatele generale ar fi trimise la sfârșitul zilei sub forma unui raport zilnic, revizuind aspecte precum fezabilitatea proceselor de fabricație, experimente, sugestii etc. și ar primi instrucțiuni de pe Pământ. Cu toate acestea, canalul ar fi deschis în permanență și ar fi monitorizat în consecință. În cazul în care ar fi nevoie de aprovizionare, baza ar solicita o misiune cargo, iar lansatoarele reutilizabile ar transporta provizii care ar coborî la suprafață sau, în cazul unor materiale mai delicate, ar ateriza lângă intrare, ar fi realimentate și ar pleca. În cazul în care ar avea loc vreo emergență în alte baze, echipajul ar putea ajunge acolo prin intermediul roverelor lor pentru a oferi asistență, asigurând răspunsuri rapide până când ar veni ajutor suplimentar de pe Pământ, dacă ar fi necesar.