Il progetto, intitolato "Solutions for Construction of a Lunar Base", è il prodotto di uno studio di nove settimane che faceva parte del 2021 Space Studies Program (SSP) dell'ISU. Un corso professionale che accoglie studenti laureati e professionisti di tutte le discipline e include tematiche di politica, diritto, economia, scienze umane, scienze della vita, ingegneria, scienze fisiche e applicazioni spaziali.

Il punto di partenza è, come suggerisce il titolo, il design della SpaceX Lunar Starship che è essenzialmente una versione modificata della Starphip, il veicolo spaziale che Elon Musk spera di lanciare con il vettore Super Heavy per raggiungere la Luna, Marte e altre esotiche destinazioni.

La Starship lunare segue la politica della compagnia ed è progettata per essere completamente riutilizzabile. L'architettura della missione SpaceX prevede rifornimento in orbita e depositi di carburante sul nostro satellite per facilitare il ritorno degli astronauti sulla Terra. Ma ciò che interessa ai progettisti della base lunare è lo scafo, con il quale si potrebbe costruire un'infrastruttura rapida, economica e permanente sulla Luna.

"Stabilire un avamposto lunare richiede agli umani di avere tutte le provviste e le attrezzature per sostenersi e rimanere in salute, almeno per la durata di una missione di salvataggio", ha spiegato il team. “Ci vorrebbero almeno tre giorni quando si arriva dalla Terra o 7-11 giorni dal Gateway. Tutti i sistemi di supporto vitale e le comunicazioni dovrebbero essere affidabili e ridondanti. I problemi affrontati dal progetto Starship sono: salute dell'equipaggio, benessere sociale, sicurezza, comunicazione, energia, controllo termico, affidabilità strutturale e molti altri".

Il nostro progetto mira a utilizzare le eccezionali capacità del veicolo e anche le sue enormi dimensioni per trasferire sistemi di supporto vitale e mission-critical collaudati nello spazio con ridondanza e pezzi di ricambio. Questa ricerca è unica perché non necessita di concetti e sistemi teorici o non dimostrati. Se la Starshp lunare avrà successo, questo habitat potrebbe essere operativo in meno di cinque anni", ha detto Charlotte Pouwels durante la presentazione.


Costruire una base lunare con le Starship Human Landing System

Durante la missione, una Starship con equipaggio (SS 501) e l'altra con i rifornimenti (SS Rosas) voleranno sulla Luna e schiereranno una serie di robot telecomandati, i MOdular RObotic Construction Autonomous System (MAROCAS), che trasferiranno i due veicoli in posizione orizzontale.

Gli astronauti convertiranno quindi l'interno in volumi abitabili, aggiungeranno l'isolamento multistrato (MLI) e dispiegheranno tutte le attrezzature operative essenziali. Allo stesso tempo, i robot copriranno la base con uno strato protettivo di regolite.

"La sfida principale del nostro concetto è stata la transizione del veicolo in posizione orizzontale", ha affermato Shay Monat. “Mentre sulla Terra, essendo sviluppata in verticale. l'astronave non può supportare la sua struttura, la gravità di un sesto e la grande differenza di pressione aiuteranno sicuramente a mantenere la forma del veicolo. Se ciò non bastasse, la regolite sotto il veicolo sarà accatastata in modo da sostenerla e all'interno dell'habitat potranno essere installati supporti aggiuntivi”.

"Ciò si traduce in uno spazio che è quasi 2500 m3 di volume (2,5 volte l'ISS) utilizzando un solo veicolo steso, liberando il carico utile da utilizzare per i sistemi di supporto vitale ridondanti".
Ma il portello sul naso della Starship potrà fungere da nodo per attaccare altri moduli ed espandere la struttura.

Gli interni saranno suddivisi in tre livelli che corrono lungo l'intera lunghezza del veicolo, comprese le sezioni precedentemente occupate dai serbatoi di metano e ossigeno.

Una volta completata, la base avrà tutti i servizi necessari per affrontare i pericoli dell'ambiente lunare. Lo scafo, l'MLI aggiuntivo e lo strato di regolite limiteranno l'esposizione degli astronauti alle radiazioni entro limiti tollerabili: 2,5 sievert (Sv) per gli uomini e 1,75 Sv per le donne. Gli astronauti seguiranno un programma che limita le loro attività extraveicolari lunari (LEVA) a sei ore al giorno e manterranno un rigoroso programma di esercizi fisici.

HLS base lunare time line

 

Sul bordo del cratere

Il progetto è ambientato sul bordo del cratere Shackleton, situato nel bacino del Polo Sud-Aitken al polo sud della Luna, dove il programma Artemis vorrebbe stabilire il campo base.

L'installazione sarà ricoperta da uno strato di regolite di 5 metri che offrirà protezione dalle radiazioni e dagli impatti di micro-meteoriti: saranno lasciate a vista solo le camere di equilibrio e il portello sul naso del veicolo per consentire l'accesso all'interno. Una di queste camere d'equilibrio sarà trasformata in un osservatorio dal quale, considerata la location, sarà possibile osservare costantemente la Terra sull'orizzonte lunare.

cratere Shackleton base HLS

 

Questo progetto è all'avanguardia utilizzando un veicolo in fase di sviluppo, ma non si basa su alcuna tecnologia ancora da validare. Con la riutilizzabilità e la produzione di massa di Starship, questo concetto di base lunare può essere rapidamente ampliato, con molti habitat che si collegano insieme per creare una città lunare. L'obiettivo fondamentale di questo concetto è avere potenziali ricavi o benefici dalla base nel prossimo futuro".

In fondo all'articolo, i link per scaricare il report e il paper.