Under uppdrag Conatur Lunar, vår bas Sanctuarium är tänkt att bli en innovativ forskningsanläggning för att ytterligare avslöja och förstå månytans geologiska historia. 

• Den första fasen kommer att vara inriktad på självförsörjning, med tonvikt på konstruktion och insamling av nödvändiga resurser.
• Därefter kommer projektets sekundära verksamhet att övergå till forskning och experiment.

Undersökningar i vårt laboratorium, som innefattar en djupgående analys av bildning och sammansättning av månens stoft, kommer att användas för att bygga upp en mer exakt dokumentation av både månens och vår egen planets förflutna. De uppgifter vi samlar in kommer slutligen att användas för att informera om dagens framsteg inom tekniken för kolonisering och utforskning av månen.

Sanctuarium3D-modellen illustrerar vår konstruktions avsikt att ge skydd och samtidigt göra det möjligt att utföra uppgifter. Den underjordiska planen består av bostadsområden, tekniska områden, jordbruksområden och förvaringsområden, som ger vår besättning på fyra personer de verktyg som krävs för att leva och arbeta bekvämt under uppdraget. 

Medan Conatur LunarDe preliminära målen är baserade på en undersökning - resultaten skulle kunna göra det möjligt för oss att gå över till en mer komplex tredje fas.

• Om uppgifterna tillåter det, kan framgången för vår bas i dess inledande skeden och astronauternas förstahandsupplevelser ses som en möjlighet att gå vidare mot en kolonisering av månen. Förhoppningen är att våra projekts tillämpningar, med kapacitet för expansion och genombrott som bränsleproduktion, kan utvecklas från att vara singulära till att bli multifunktionella i framtiden.

Vi planerar att placera vår bas vid kanten av De Gerlache-kratern. Den ligger längs månens södra kant (med månkoordinaterna 88,5°S, 87,1°W) och har en orientering mot jorden som är idealisk för att minimera reseavstånd och kommunikationskanaler.

Bevis som stöds av 24 000 bilder från kameror med stort område och 31 500 bilder från kameror med smalt område visar att vår plats ligger nära en punkt med evig belysning. Med dagliga minimi- och maximivärden på 64% och 98% kan De Gerlache dessutom betraktas som gynnsam på grund av sin förmåga att skörda solenergi. 

Kraterkanten i sig är en idealisk terräng och fungerar som ett område med platt mark som kommer att användas för att placera landningsplattformar, solpaneler och forskningsutrustning. Dessutom finns det isfyndigheter på månen som gör det möjligt att självständigt skörda vatten.

Det tidigaste byggnadsstadiet för vår bas ska vara obemannat. Vi kommer att tillåta användning av robotar och en tunnelborrmaskin med en diameter på 17,6 meter för att borra i kraterns sida. Genom att placera landningskoordinaterna nära en känd lavatunnel möjliggör vi ytterligare framtida expansion om vi skulle behöva det. Den underjordiska platsen illustrerar ett naturligt försvar mot strålning och påverkan från skräp, förutom att man drar nytta av den naturliga miljön (t.ex. minskad arbetsinsats genom att anpassa det naturliga hålrummet).

När de kommer in i kratern kommer borren att användas för att förlänga det tillgängliga utrymmet, och robotar kommer att följa efter och släppa ut uppblåsbara föremål för att förhindra att strukturen rasar in. Atmosfäriska förhållanden kommer att skapas genom transport av gaser som H₂, N₂ och O₂, medan robotarna kommer att skörda månjord som 3D-utskrivbart material för att bygga grunden och de yttre väggarna. De kommer också att montera de yttre landningsplattor som behövs för att möjliggöra nästa övergångsfas.

Nästa steg är att skicka upp vår bemannade besättning tillsammans med den mer specifika utrustning och de material som behöver installeras - detta kommer att omfatta montering av specialutrustning, t.ex. O₂-återvinningsmaskiner, montering av våra rovers och förstärkning av alla strukturer som riskerar att skadas under transporten. Efter mänsklig intervention bör basen vara fullt fungerande och besättningen kommer att bli stationerad, med robotarna som nu fungerar som apparater för assistans och reparation.

Olika faror utgör en hög risk, och var och en av dem måste hanteras individuellt för att bevara livet:

Strålningen ligger på 60 mikrosievert (ungefär 200 gånger högre än jordens nivåer). Besättningen kommer att bära dosimetrar för att övervaka hur mycket de utsätts för strålning. Områden som är hårt belastade, t.ex. sov- och bostadsutrymmen, kommer att ha förstärkt avskärmning som ytterligare skydd.

Den beräknade temperaturgradienten på vår bas kan värmas upp så att den uppfyller kraven för mänsklig bosättning med hjälp av solenergi och utbytessystem. Radioisotopiska termoelektriska generatorer (RTG) kommer att användas som reservsystem.

Genom att införa läckagesensorer med hermetiska förseglingar och modifiera tekniker som MFS-TOPS-42 kommer besättningen att varnas och kunna lämna basen via en luftsluss om det skulle uppstå fel i upprätthållandet av atmosfäriska förhållanden.

Lätta fysiska barriärer, t.ex. fyllda Whipple-sköldar, kommer att förstärka ytstrukturer som anses sårbara genom att öka deras skydd mot hyperhastighetsnedslag. 

Basens utformning ger ytterligare naturligt försvar genom att utnyttja kraterutrymmen som ligger under jord.

Huvuddelen av astronautens vatten kommer att hämtas från isfyndigheter på månen. Basen kommer att använda Shuttle Fuel Cell (SFC), Oxygen Generator System (OGS), Carbon Dioxide Removal Assembly och Sabatier Reaction (SR) för att fylla på och återvinna en konstant vattenförsörjning:

SFC: 2H₂ + O₂ →2H₂O + elektricitet
OGS: 2H₂O + elektricitet →2H₂ + O₂
SR: 4H₂ + CO₂ → 2H₂O + CH₄

Filtrering av avloppsvatten som urin och duschvatten samt kontrollerad avfuktning av kabinluften säkerställer att inget avlopp går till spillo. Sekundära källor som erhålls genom månjord är användbara men inte idealiska eftersom de ger relativt låga avkastningar.

Eftersom den används i många olika tillämpningar, t.ex. från elektrolys till hygien, måste vi ge stöd efter systemfel. I händelse av redundans har vår bas utrustats med H2O-nödtankar som kan användas medan problemet åtgärdas (se luft).

När vi strävar efter lång livslängd är det bra att odla färska produkter, eftersom det är mer sannolikt att vi kan tillgodose kroppens behov av vitaminer och mineraler under längre perioder än att ta multivitaminer.

Låga koncentrationer av kväve i månjord (5 ppm) innebär att vi först kommer att skicka över en viss mängd kväve från jorden tillsammans med frön och gödningsmedel. Därför kommer organiskt avfall att återvinnas.

Till att börja med kommer den underjordiska akvaponiska odlingen att garantera en avkastning som gör att uppdraget kan fortsätta. Det finns dock ett stort energibehov eftersom ljusintensiteten är proportionell mot växternas tillväxt.

Vi kommer att försöka utveckla avancerade växtmiljöer i en sekundär produktionsfas. Vi kommer att använda en rad lysdioder, ett lersubstrat som kontrollerar frigörandet av gödningsmedel, vatten och mineraler samt sensorer för att övervaka växternas tillväxt. Det minskade behovet av daglig fysisk interaktion med växterna och den högre energiintensiteten leder till bättre lämplighet för långsiktig bosättning.

Den huvudsakliga elkällan för vår besättning kommer att komma från solpaneler med en hög koncentration av solceller per cm². I kombination med platsens dagliga ljusförhållanden kommer vi att maximera effektiviteten i absorptionen av solstrålning som sedan används för elproduktion.

Dessutom kommer vätgasbränsleceller att användas för att lagra överskottsenergi som överstiger stationens behov, vilket innebär att förbrukningen fortfarande är flexibel under perioder med svag belysning. När det är möjligt kommer man också att inrikta sig på livssystem när det är möjligt att avleda energitillförseln från laboratoriet.

Som nämns i våra förslag om riskhantering kommer besättningen att ha tillgång till RTG om de skulle behöva det, men på grund av de risker som är förknippade med radioaktiv kontaminering anses detta vara en nödutgång. Därför kommer vi att införa den som en extern källa, belägen på kraterkanten i en förstärkt behållare under jord.

De gaser som följer med robotarna kommer att se till att en atmosfärisk miljö skapas för astronautens ankomst. Sabatier-metoden producerar inte bara vatten, utan kommer att vara vår huvudsakliga metod för att få fram syre när den följs av elektrolys. Utvinning från regolit kan också ske och kommer att användas i samband med de fall som kommer att gynnas av de metallegeringar som bildas vid anoderna.

Även om det är sant att syreintag och koldioxidutsläpp kommer att ske genom växternas tillväxt på basen, kommer förhållandena att övervakas och kontrolleras i en sådan grad att påverkan på basen kommer att anses vara försumbar.

De baroskopiska förhållandena, inklusive gassammansättning, tryck och fuktnivåer, kommer att övervakas under hela uppdraget, och lufttankar måste användas som redundans i händelse av att systemen för luftpåfyllning misslyckas.

Conatur LunarSyftet kan delas in i kortsiktiga (ST), medelsiktiga (MT) och långsiktiga (LT) scheman:

UTREDNINGSINRIKTNING:

→ att kombinera besättningsmedlemmarnas STEM-ämnen och aktuell kunskap med experimentella bevis på plats för att få en bättre inblick i både månens och därmed jordens geologiska historia. (ST)

→ att använda den personliga erfarenheten och själva uppdraget för att förbättra tekniken och lösa problemen i samband med rymdresor. (MT)

ORIENTERING OM UTVECKLING:

→ Att sträva mot möjligheten att kolonisera månen, genom att driva på befintlig framgångsrik teknik så att den kan tillämpas på ett större antal människor och befolkningsgrupper. (LT)Om Sanctuarium är effektiv när det gäller att skapa en högteknologisk arbetsmiljö som kan upprätthålla mänskligt liv, kommer vårt övergripande mål att vara att lära oss och gå vidare från vår banbrytande forskning till förbättrad lönsamhet, och i ett idealiskt scenario bidra till att skapa kommersiellt och inhemskt liv på månen.

Under hela tiden har de bebott Sanctuarium, kommer den dagliga rutinen att bestå av underhåll och forskning i balans med lika viktig fritid, för att upprätthålla en sund balans mellan arbete och privatliv. Även om det inte skulle finnas några förskjutna nattskift, skulle det i en turordning fastställas en astronaut som skulle vara i beredskap varje natt i händelse av nödsituationer. 

Astronauterna började sina skift med hygieniska uppgifter. Att använda schampo utan sköljning skulle minska vattenförbrukningen avsevärt och lindra mikrogravitationens problem. 

Frukosten under den första timmen av skiftet skulle bestå av näringsrika produkter som äggröra, för att öka det dagliga kaloriintaget till cirka 2 800 kalorier. Vi föreslår att dessa livsmedel tas med i biologiskt nedbrytbara förpackningar för att öka hållbarheten ombord. Detta skulle följas av biomedicinska övervakningstester för att kontrollera hur deras kropp anpassar sig till miljön inför framtida expeditioner. 

I anläggningens dagliga arbetsuppgifter ingår att rapportera om forskningsdata. Förutom denna viktiga forskningsfunktion måste personalen också utföra viktiga underhållsuppgifter. Efter att ha kontrollerat om de har fått kommunikation från kontrollcentret på jorden skulle specifika forskningsuppgifter delegeras. 

Till lunch intas en proteinrik måltid, med varierande måltider för att förbättra livskvaliteten. Genom att testa nya sätt att odla växter med hjälp av LED-teknik skulle man kunna odla olika färska livsmedel som komplement till middagen och utveckla ytterligare möjligheter att upprätthålla liv i rymden. 

Fysisk aktivitet på månbasen skulle vara en viktig del av deras livsstil, bland annat genom att delta i motion en timme om dagen för att minska muskelförslitningen. 

Kommunikation på kvällarna med familj och vänner gör det möjligt att få kontakt med jorden. Social tid kommer att vara till stor nytta för astronauterna. som kommer att umgås med samma få personer varje dag. Anpassningsbar forskning kan också äga rum med hjälp av dagliga uppdateringar från andra laboratorier på jorden. 

För att astronauterna ska hålla sig friska kommer de att dra sig tillbaka till sitt sovrum för 8 timmars sömn när de har avslutat de sista underhållsuppgifterna på basen. I de särskilt utformade våningssängarna kan sovsäckar fästas för att motverka problemet med minskad gravitation, så att de kan få en vilsam sömn som gör dem friska inför nästa hektiska dag. Vi tror att en grupp likasinnade människor kommer att leva tillsammans på basen, eftersom de får möjlighet att arbeta med det som de tycker om, både individuellt och i samarbete.