早在1970年，美国宇航局制定了一个庞大的月球基地计划。80年代末期，国际宇航科学院认为，人类全面征服月球的时机已经到来。他们建议在今后的25年内，在月球上建立一个永久的生活区和工作站。这个基地将是一个生活区，同时也是一个科研站、天文台和生产基地。遗憾的是，这一计划并没有成为现实。
当人类进入21世纪的时候，人们征服月球的愿望依旧是那么强烈，而且月球基地建设和月球资源开发的序幕已经徐徐拉开……
月球能源的开发设想
在地球上，由于人口越来越多，能源危机也日益严重。因此，有人提出了把月球建成能源基地的设想。这种能源基地不但能为人类的月球基地提供动力，还可以为地球人谋福利。
20世纪80年代初，曾有一批美国科学家提出了一个月球采矿方案。他们建议先把重约60吨的自动化机械设备送上月球，其中包括一台小型电磁采矿设备，一台能从月球上开采出来的矿石中加工提炼出硅的设备，一台能把硅制造、装配成太阳能电池的设备，还有一台能生产更多上述自动化设备的“母机”。这台“母机”可以利用太阳能电池提供的能源和采矿机械提供的原料，制造出第二代、第三代采矿机械和太阳能电池，扩大再生产。据他们估算，实现这一计划约需要50亿美元，是“阿波罗”登月计划的1／5。
开发月球的设想在利用月球能源的问题上，科学家们一致认为，未来月球探测与研究将重点朝向4个目标：①月球能源的全球分布与利用方案研究；②月球矿产资源的全球分布和利用方案研究；③月球特殊空间环境资源（超高真空、无大气活动、无磁场、地质构造稳定、弱重力、无污染）的开发利用；④建立月球基地的优选位置、建设方案与实施研究。
永久性月球基地想象图科学家们还认为，世界各国应该联合起来，在最近二三十年内联合建立永久性月球基地，开发和利用月球，为人类的可持续发展服务。
月球是人类共同的财富，探索宇宙是人类共同的愿望，它将为全人类带来幸福。正如第二个登上月球的美国航天员奥尔德林所说：“对于那些在悠悠转动的地球上仰望夜空的人，月亮都匀洒银光，绝不厚此薄彼。因此，我们希望，太空探索的成果也将由大家分享，从而给整个人类带来和谐的影响。”
开发月球太阳能资源
射向地球的太阳能，约有1／3被地球的大气反射到太空中，剩下不到2／3还要遭受地球大气的散射和吸收等，能够到达地球表面的只是一小部分；月球则不同，表面没有大气，太阳辐射可以长驱直入，每年到达月球范围内的太阳光辐射能量，大约为12万亿千瓦。
设想中的月球太阳能光伏电池阵科学家设想在月球上建立一个极其巨大的太阳能光伏电池阵，由它来聚集大量的阳光发电，然后将产生的电能以微波形式传输到地球上。为了解决微波束发散角比较大，地面的接收天线难以接收的问题，可以使用微波激射技术（微波激射又称脉冲，它的波束不发散）。
月球上的一个白天和黑天各持续时间约为地球上的2个星期。为了持续供电，可以在月球上每隔经度120度各建一个太阳能电站，或者在月球的正面和背面各建一个太阳能电站，然后联结成网，就可以保证整个电网连续、稳定地发电。
硅是制造太阳能电池阵的主要材料，月球上硅储量丰富，又具超真空、低重力的环境，能生产出高质量的硅光伏电池。
月球太阳能电站建设需要的其他材料，如铝、钛、铁、钨、铜等，都能从月球上提取，但加工生产装置需要从地球送到月球。
开采氦-3
什么是氦
我们先简单地了解一下：在地球自然界，存在着3氦（氦-3）和4氦（氦-4）两种同位素。4氦的原子核有2个质子和2个中子，称为玻色子；而3氦只有1个中子，称为费米子。20世纪30年代末期，卡皮查发现4氦的超流动性。朗道从理论上解释了这种现象，他认为当温度在绝对温度217开时，4氦原子发生玻色爱因斯坦凝聚，成为超流体，而像3氦这样的费米子即使在最低能量下也不能发生凝聚，所以不可能发生超流动现象。金属的超导理论（BcS理论）的提出，使得人们认为在极低温度下3氦也可能会形成超流体。但是人们一直未能在实验上发现3氦的超流动性。20世纪70年代，戴维·李领导的康奈尔低温小组首次发现了3氦的超流动性，不久，其他的研究小组也证实了他们的发现。
3氦超流体的发现在天体物理学上有着奇特的应用。人们使用相变产生的3氦超流体来验证关于在宇宙中如何形成所谓宇宙弦的理论。研究小组用中微子引起的核反应局部快速加热超流体3氦，当它们重新冷却后，会形成一些涡旋球。这些涡旋球就相当于宇宙弦。这个结果虽然不能作为宇宙弦存在的证据，但是可以认为是对3氦液体涡旋形成的理论的验证。3氦超流体的发现不仅对凝聚态物理的研究起了推动作用，而且在此发现过程中所使用的磁共振的方法，开创了用磁共振技术进行断层检验的先河，今天磁共振断层检验已发展成为医疗诊断的普遍手段。
氦-3神奇在哪里
氦-3的结构图氦-3是氦的同位素。含有2个质子和1个中子。它有着许多特殊的特性。当氦-3和氦-4以一定的比例相混合后，通过稀释制冷理论，温度可以降低到接近绝对零度。在温度达到218开以下的时候，液体状态的氦-3还出现“超流”现象，即没有黏滞性，它甚至可以从盛放的杯子中“爬”出去。然而，当前氦-3最被人重视的原因还是它作为能源的潜力。氦-3可以和氢的同位素氘发生核聚变反应，但是与一般的核聚变反应不同，氦-3在聚变过程中不产生中子，所以放射性小，而且反应过程易于控制，既环保又安全。
开发利用氦-3
开发利用月球土壤中的氦-3，将是解决人类能源危机的极具潜力的途径之一。
从20世纪90年代开始，人类掀起了新一轮的探月高潮，在这次探月高潮中，氦-3成为世人共同的目标。但是，月球氦-3的形成和分布特征、储量和应用，仍是月球科学研究中亟待解决的问题，只有通过大量的探测和重返月球野外实地考察，才能获得较为满意的回答。
1氦-3的形成机理
月球表面的土壤是由岩石碎屑、粉末、角砾岩、玻璃珠组成的，其结构松散且相当软。月海区的土壤一般厚4～5米，高地的土壤较厚，但也不超过10米。月球土壤的粒度变化范围很宽，大的几厘米，小的只有一毫米或微米级，这些细土一般称为月尘。月球土壤中细小的角砾岩及玻璃珠，约占70％，小颗粒状玄武岩及辉长岩约占13％。惰性气体在月球玄武岩和高地角砾岩中含量极低，大气中就更低，几乎为零。然而，月壤和角砾岩中氢气元素则相当丰富。这是由于太阳风的注入，太阳风实际上是太阳不断向外喷射出的稳定的粒子流。1965年“维那3”号火箭对太阳风的化学组成进行了直接测定，结果显示，太阳风粒子主要是由氢离子组成的，其次是氦离子。由于外来物体对月球表面撞击，使月壤物质混杂，在探达数十米的范围内存在着这氢气元素。太阳离子注入物体表面的深度，通常小于02微米。因此，这些元素在月壤最细颗粒中含量最高，大部分注入气体的粒子堆积粘合成月壤角砾岩或黎聚在玻璃珠的内部。氦大部分集中在小于50微米的富含钛铁矿的月壤中。
2氦-3的利用前景
月球上的氦-3所能产生的电能，相当于1985年美国发电量的4万倍，考虑到月壤的开采、排气、同位素分离和运回地球的成本，氦-3的能源偿还比估计可达1∶250。这个偿还比和铀—235生产核燃料（1∶20）及地球上煤矿开采（偿还比约1∶16）相比，是相当有利的。
氦被人类广泛利用此外，从月壤中提取1吨氦-3，还可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳。这些副产品对维持月球永久基地来说，也是必需的。俄罗斯科学家加利莫夫认为，每年人类只需发射2～3艘载重10吨的宇宙飞船，即可从月球上运回大量氦-3，供全人类作为替代能源使用1年，而它的运输费用只相当于目前核能发电的几十分之一。据加利莫夫介绍，如果人类目前就开始着手实施从月球开采氦-3的计划，大约三四十年后，人类就能实现月球氦-3的实地开采并将其运回地面，该计划总的费用将在2500万～3000万美元。
有人提出，可不可以不将氦-3运回地球，而是直接在月球上建立核能源基地，通过电能传输到静止轨道上的中断卫星，再传送到位于地球的接收站，然后分配到各个地区，供用户使用呢？科学家们预测，在月球上建立核电站并保持其正常工作，难度要比从月球上运回原料氦-3在地球上发电大得多。
“嫦娥1”号卫星搭载的探月仪器探测月球土壤厚度与元素含量是该探测卫星工作的重要内容。氦-3作为最有潜力的新能源，也是我国探卫星获取其资源信息的重要内容。
开发月球矿物宝藏
科学家们已经提出了多种月球基地的采矿方案，包括借鉴地球采矿技术和采矿设备，计算机控制的遥控操作采矿系统等。月球采矿将分阶段实现：第一阶段首先进行勘探和采矿的试验性研究；第二阶段建设采矿所需的基础设施，例如从地球上将勘探、施工和采矿设备部件运送到月球基地上进行装配，建设采矿场，并开展小规模作业：在第三阶段将扩大采矿作业；第四阶段将建成先进的月球采矿基地，采矿人员将在控制室中遥控机器人进行较大规模的开采。
目前，美国在研讨未来月球冶金工业的建设方案。估计到2025年左右，月球上就会出现第一批冶金厂。生产各种金属制件和液氧，供建设月球基地、太阳能电站、空间站以及其他航天器的需要。
美国研制的一种遥控开采机器人月球采矿将是个高度自动化的过程，平时无人值守，隔一段时间，航天员对开采设备进行一次检查和维护。月球上的开采设备与地球上的开采设备有许多不同，它们大都是遥控开采机器人，以电力驱动，能承受恶劣的月球环境，采用模块化设计，以便于更换部件和维修。开采机器人能够“一专多能”，除完成“本职工作”外，还能承担一些通用性的任务，如起重、拖运等。由于月球重力加速度只有地球的1／6，与地球质量相同的物体在月面要轻得多，因此月面运输的能耗很低。对于开采量较大的作业，需要使用可移动的处理设备如移动处理厂等，避免大量的原料运输，以提高开采效率。
理想的天文科学基地
科学天然空间站
月球上有很高的真空度以及较小重力，是人类的天然空间站。人类在将来完全可能将一些物理、化学、生物等在地球上做不了的实验移到月球去做。月球还能成为未来特殊材料制造工业基地，制造人类急需而地球上又无法制备的特殊材料和极精密的材料。
月球的稳定性将成为又一种亟待开发的太空优势资源。在月球上建立海船、飞机、航天飞船等导航系统，会更加稳定，不会因为卫星姿态失控而出现导航能力下降。
架起观天台
探索宇宙、掌握未知世界是人类社会发展的动力，天文观测是探索未知世界的重要活动。月球的自然环境具有特殊性，天文观测条件十分优越，天文学家非常希望能在月球上建起大型月基天文台。大型天文台在月球出现后，会大大扩展人类的眼界，或许第一次接收到外星人来电的就是月基天文台。
天文望远镜拍摄的星空照片由于地面天文观测要受到地球大气的各种效应和复杂的地球运动等因素的严重影响，因此，其观测精度和观测对象受到了许多限制，远远不能满足现代天文研究的要求。这些影响主要表现为两个方面：①地球大气中的各种原子、分子、离子和尘埃粒子对于来自天体的电磁辐射的吸收和散射，这导致在整个电磁波段只存在为数不多的透明“窗口”，在这些“窗口”内大气的吸收和散射不太明显，透射率较高。这些“窗口”主要存在于光学波段、近红外波段和波长从15毫米到03毫米的射电波段。地面的天文观测只能局限在这些大气窗口对应的波段进行，这就使得我们在地面无法获得来自天体的全面的物理信息。②大气的扰动影响，对于光学波段，这种扰动表现为星象的不规则运动和弥散以及星象亮度的迅速变化，大气扰动的存在会严重影响天文观测的效率和精度。
“哈勃”望远镜为了提高天文观测的质量，世界各国发射了一系列的天文卫星，如“哈勃”望远镜、“钱德拉”望远镜等等。尽管这些在近地轨道上运行的天文仪器所处的空间环境比地面优越得多，但仍然要受到地球高层大气的一些效应的有害影响。
在几百千米的高空，大气虽已十分稀薄，但地球大气的阻力会使卫星慢慢地沿螺旋轨道不断降低，以致如要长期使用天文卫星，必须适时作轨道修正，保持卫星的高度；大量卫星的残骸和发射火箭的碎片将污染天文卫星周边的环境，可能会严重地损害望远镜灵敏的光学部件和仪器；天文卫星的运行速度高达8000米／秒，这使它在与微粒和残余大气离子相撞时会受到损害；在失重的环境下，要使卫星上的天文望远镜实现对观测目标的高精度指向和精密跟踪非常困难，必须配有很复杂的机械装置，而仪器越大，不能进行天文观测的时间就会越多。此外，由于近地卫星绕地球公转的周期通常仅为90分钟，因而观测一批天体所能连续用的曝光时间就不可能很长，这也给卫星天文观测带来一定的限制；近地轨道卫星还会遭受到迅速的热变化和引力变化的影响，这些变化限制了轨道上望远镜的大小，从而也限制了它的分辨率和灵敏度。
月球上的重力只有地球的1／6，而且月球上永远没有风，在月球上架设巨型望远镜及观测台比在地球上更方便。月球的地质活动比地球弱得多，月震活动只有地震活动的亿分之一，对望远镜的观测影响很小，这对基线很长的光学、红外和射电干涉系统尤为有利。月球背面没有人类活动造成的纷杂的干扰环境，更是观天的宝地。另外，与失重状态下的空间望远镜相比，月基望远镜是建在月球这个直径为3476千米的巨大而稳定的观测平台上的，因而，望远镜的安装、维修、跟踪等问题的解决都比空间望远镜容易得多。“哈勃”空间望远镜升空后，为了对其进行维修，航天员就曾数次乘航天飞机到太空，对其先“追”再“抓”，费了不少周折。
星际航行的中转站
在月球上建设发射场，把月球当做飞往火星和其他天体的中转站，是开发月球资源一个重要目的。由于月球几乎没有大气，没有磁场，它的重力加速度只有地球因此从月球上发射大型航天器，使其摆脱月球引力进入更遥远的深空，比从地球发射起飞容易得多，可以大大降低从地球到其他天体的发射成本。重要的是要在月球上能生产出火箭推进剂——液氢和液氧。
自1990年起，为了在月球物质中获得氧，美国和法国的一些有关专家进行了大量的实验研究工作，他们最终发现，可以从月壤的重要成分之一——钛铁矿中获得氧。钛铁矿是钛和铁的氧化物，在800摄氏度的高温下加热，即可分离出钛、铁和氧。另外，从月壤中提取1吨氦-3，可以得到约6300吨的氢、70吨的氮和1600吨碳这样一些副产品，将其中的氢气与氧气液化，就可以获得液氢液氧推进剂。
科学家们提出，如果月球极地永久阴影区中确实存在水冰，生产液氢液氧推进剂就更简单了。在超真空环境下，将含水冰的月壤加热到-23摄氏度以上，就可收集到气态的水，然后冷凝成液态，再进行电解、液化，即可以制得液氢液氧推进剂。生产出的液氢液氧可存放在永久阴影区保存。
在月球上生产火箭推进剂以后，建设月球基地，开发月球资源，以及进行飞往火星等天体的步伐都将会大大加快。
知识点“哈勃”空间望远镜（HST）
“哈勃”空间望远镜（HST）是由美国宇航局主持建造的四座巨型空间天文台中的第一座，也是所有天文观测项目中规模最大、投资最多、最受到公众瞩目的一项。它筹建于1978年，设计历时7年，1989年完成，并于1990年4月25日由航天飞机运载升空，耗资30亿美元。但是由于人为原因造成的主镜光学系统的球差，不得不在1993年12月2日进行了规模浩大的修复工作。成功的修复使HST性能达到甚至超过了原先设计的目标，观测结果表明，它的分辨率比地面的大型望远镜高出几十倍，对国际天文学界的发展有非常重要的影响。
观光旅游新去处
随着技术、经济等发展，人们已经开始向往到月球去旅游。人们去月球旅游，除了观看月球、宇宙星空以外，还有一个项目就是观看地球。据美国登月航天员说，从月面上观看地球别有一番风味。
现在讲去月球旅游，并不是幻想，而是指日可待的事情了。
俄罗斯“联盟”号载人飞船2007年4月，美国太空探险公司宣称，其准备与俄罗斯太空旅游公司合作实施月球旅游计划：今后5年内，游客花费1亿美元，就可以搭乘俄罗斯的“联盟”号载人飞船进行环月旅游。
据美国太空探险公司副总法拉内塔说：“俄罗斯的‘联盟’号载人飞船，是实现这一项目的最佳选择。我们打算将月球轨道旅游的门票定为每人1亿美元。当然，从理论上讲，我们并不排除一艘‘联盟’号飞船搭载2名月球游客和1名专业航天员的可能性。这样一来，如果按每位游客1亿美元来收费的话，搭载2名游客到月球旅游一次，可以收费2亿美元。”
法拉内塔指出：实现月球旅游可通过2种途径来实现，第一种是直接将游客送到绕月轨道旅游。第二种途径是先将游客送到国际空间站，然后从国际空间站飞往月球。美国太空探险公司认为，第二种途径可能更受人们的欢迎，因为这一途径不仅能让游客们实现月球观光的愿望，还能顺便在国际空间站逛上一回。
在世界上拥有许多著名大饭店的希尔顿国际公司，准备在月球上建造第一家现代化的五星级宾馆。这家公司正在就这项工程同美国国家航空航天局的专家进行密切合作，并希望建立合作伙伴关系，以便能把客人送到这家大饭店去，供太空游客去月球观光旅游。
知识点俄罗斯“联盟”号载人飞船
“联盟”号是前苏联研制的第三代载人飞船的名字。“联盟”号飞船是前苏联在积累了多年经验之后，所开发出来的一种最成熟的载人航天器。“联盟”号飞船是俄罗斯航天部门现在拥有的唯一一种可载人航天器，也是可向国际空间站输送宇航员的仅有2种工具之一（另一种是美国的航天飞机）。其他衍生物包括“进步”号货运飞船，这是一种设计得十分成功的无人货物运输飞船，在维持“和平”号空间站和国际空间站的正常运转中发挥了巨大的作用。
“联盟”号飞船在1967~1981年共发射40艘。“联合1~10”号，载1~3人，射入地球轨道。其余30次飞行大部分是“联合”号太空舱与在轨道上的“沙礼特”号太空站相连；交换1名“联合”号乘员进入太空实验室，进行较长时间的科学实验。
建设月球基地的梦想
自古以来，人类就有在月球上建设家园的梦想，我国古代的民间传说中，就有嫦娥与吴刚在月宫中生活的美丽神话。而最先提出建设月球基地的，是一批极富想象力的幻想家和科幻作家。进入21世纪，建设月球基地将不再是幻想，而是要变成实际行动了。
1987年10月，在国际宇航科学院大会上，来自50多个国家的近千名科学家和工程师，联名提议建造国际月球基地。1995年4月，在德国召开的会议上，各国科学家们讨论了建设月球基地的国际发展战略，目前美国、日本和欧洲空间局等国家和组织，都提出了建设月球基地的计划，并开始为实施月球基地计划做准备。
现在的问题是，人类将如何建设月球基地，开发利用这个离地球最近天体的丰富资源。
（1）开发、利用月球资源，为人类造福。
（2）利用月球高远优势资源进行科学研究和实验。
（3）按照循序渐进的月球基地发展策略，最终在月球表面建立一个有人居住的永久性基地和月球村。
月球基地建在哪里
建设月球基地，首先遇到的一个问题就是选址，就是月球基地建在什么地点才是最合适。
根据开发月球的要求和特点不同，将有不同类型和功能的基地，不同类型和功能的基地，对于基地的选址将有不同的要求，例如：
（1）月球天文观察站的站址宜选在能屏蔽地球发射无线电噪声的月球背面。
矿产资源开发基地则应选择矿产资源丰富的地区建设基地。
（2）月球的南北极地区可能是火箭推进剂生产基地合理的备选区域，因为那里可能存在大量的水冰。
（3）对于科学研究基地则应满足下列条件：能够和地球保持畅通的通信联系；有良好的光照条件，可以充分利用太阳能；满足制备氧、水等维持生命的消耗物资的需要；周围有丰富的资源，能满足月球资源研究和利用的需要；地势比较宽阔平坦，有利于飞船的起飞和降落。
月球极区约有70％～80％的时间处于阳光照射之下，太阳能电池能为月球基地提供充足的电力，极区的温差较小，两极地区分布了大量月海，应是建立月球科学研究的理想地区。
月球机器人打先锋
由于月面环境十分恶劣，人离开生命保障系统是无法生存的。航天员在月球上必须身穿笨重的月球服，背着沉甸甸的便携式生命保障系统。而且在居住舱外还不能工作时间太长。然而，机器人不需要特殊的月球防护服，也不需要为机器人建造密闭居住舱和提供复杂的环境控制和生命保障系统，可以在月面长时间工作。机器人还可以承担危险的和特殊的工作，例如进入极寒冷的月球南北极永久阴影区进行探测等。在月球基地建设中，机器人最能充分显示自己的本领，在基地建设中打先锋。
未来在建设月球基地工作中，需要各种各样的月球机器人如：
（1）大力士机型器人。这种机器人力气大，适合作重活，如装卸、搬运和安装大型结构件等。
（2）多面手型机器人。它在月球基地建设能承担多种任务，既能完成一般的体力工作如挖掘，又能进行一些精细操作如建筑安装等。
实验机器人（3）灵巧机型器人。负责完成各种精细操作，如精密仪器设备的安装、操作和维护。
（4）实验机器人。在月面根据需要进行采样，进行实验分析。
（5）筑路机器人。负责飞船着陆场地建设，如开凿和挖掘、平整土地、修筑道路等。
（6）其他作业机器人如建设机器人、机器人修理工、排险机器人和在月球基地建设中承担日常杂务的机器人等。
分阶段建设
建设月球基地是一个漫长的过程，需要由小到大，循序渐进分阶段建设。
建立前哨站
早期的临时性月球前哨站规模不大。这种前哨站最基本的设施应包括：一个能防辐射并适合航天员生活的居住舱和一个实验舱及一个能提供生命保障和食品的后勤舱；一个带气闸门的连接舱，用于航天员出入月球表面，另外还要有提供能源的能源舱和一辆月球运输车。
用无人驾驶飞船，将已经在地面制作好的移动式居住舱及舱段运送到月球，由月球机器人使其对接成一个整体，建成一个短期有人照料的月球前哨站。
月球前哨站想象图在月球前哨站将进行从月壤中提取水和氧气试验和月球资源开发技术的试验以及植物栽培试验等，为建设永久月球基地做准备。同时，利用月球高真空和低重力环境，小规模生产药品和特种材料。
首批入驻人员约4～6名，成员中除职业航天员外，可能还包括地质学家、化学家、建筑工程师、生物学家或其他领域的专业人员。这个阶段需要依靠地球提供补给，一般半年轮换一次。
建立半永久性月球基地
半永久性月球基地由多用途月球基地舱、专用设备舱、科学实验室、大型观测台和月球工厂等组成，各舱段之间用通道相互连接。基地能源由已经建成的月球太阳能电站提供。该阶段月球基地主要是生产水和氧，生产永久性月球基地建设用材料，进行循环生态系统研究和生产推进剂，制取少量氦-3等能源材料。这一阶段由航天员及各类专家约24人组成，一般一年轮换一次，为建设永久性月球基地奠定基础。
建立永久性月球基地
永久性月球基地由设备制造厂、农业工厂、月球港湾、医院等功能单元组成，主要任务是大规模开发利用月球资源，提供地球能源需求，进行全面深入月球研究和天文观测，建成火星中转站，是自主式全能型的月球基地，将有上百人可在那里长期生活和工作。
建立月球村或月球城
在永久性月球基地的基础上，不断扩大发展成自给自足，建立具有封闭循环生态系统的月球村或月球城。
月球城想象图作为月球上的永久性居住点，在这个居住点里备有运输机器、材料加工厂和制造车间，其设备可以加工月球上的材料，制造更多的机械设备，建造更多的材料加工厂和制造车间，达到规模化的生产能力。利用基地的制造加工能力，可以在月球上建设科研基地、实验室、医疗中心和火箭燃料生产工厂，进一步提高空间探测和月球资源开发能力。月球移民区可以发展各种制造业，合成空气和水，种植农作物，饲养动物，月球村或月球城有先进而完善的再生式生命保障系统，使氧气、水、食品、生活必需品、电力供应和火箭燃料，实现自给自足，不再依靠地球的物资供应，此外还解决了宇宙辐射防护和月球重力的适应问题。
随着航天技术的发展和重返月球计划的实施，预计在21世纪后期或更晚一些时间。月球基地将出现在世人面前。
打造人在月球的生存环境
把家搬到月球去
居住在小小地球上的人类，多么想到无边无际的星空中去遨游。人们看到月亮，幻想出“嫦娥奔月”、“吴刚伐桂”、“玉兔捣药”等许多美丽的神话故事。但登月一看，月亮却是一片没有水，也没有空气的荒漠。其他星球的情况，也并不比月球更适于人类生活。
但外星球的恶劣条件，并不能打消人类的雄心壮志。美国、俄罗斯等航天大国都在进行实验，研究如何在无水无气的外星创造人类生活的条件。其中名气最大的实验是美国的“生物圈2”号计划。科学家为什么把他们的实验叫“生物圈2”号呢？原因是他们把人类生息的地球环境叫“生物圈1”号，而他们的实验就是要造出第二个地球环境。
美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州建造了这个几乎完全密封的实验基地。这是一座占地13万平方米的钢架结构的玻璃建筑，远远望去像一个巨大的温室。在这密封的建筑里有碧绿的麦田、地毯似的绿草地、碧波荡漾的鱼塘，还有袖珍的“海洋”，有各种家畜和家禽，也有几排供人居住的房子。
“生物圈2”号
“生物圈2”号实际上就是“大气圈2”号。科学家想一个人在小环境里造出人工大气，在那里有限的氧气和水分可以永远循环使用。要达到这个目的，就不能不借助于生态系统。以氧气为例，人要吸收氧气和呼出二氧化碳；植物的光合作用却正好相反，需要吸收二氧化碳和放出氧气。如果使二者达到平衡，人和植物就都能健康生活。当然植物还可供给人类食物，人类又能供给植物肥料，这样，又能达到各自的营养物质的平衡。在这个小大气中，人类呼吸和植物蒸腾都能放出水汽，人的排泄物也有许多水分，这些水分收集和净化后也能重复使用。
但是，人造大气毕竟比不上地球真大气。因为在大气圈里各种物质收支即使有波动，也能互相调剂，最终仍然能达到平衡。但在“生物圈2”号里，则没有这种弹性，一切要计算得十分精确。还是以氧气为例，如果氧气的吸收略多于氧气的放出，要不了多久，里面的人类和其他生物就会感觉缺氧，如不及时调剂，情况就会变得十分严重。而如果相反，吸收略小于放出，那么不要多久，就会出现氧气太多、二氧化碳不足的情况，植物因而无法进行光合作用，也就无法健康生长。
而正是对空气成分的控制的失误，导致了“生物圈2”号实验的失败。这个实验进行了1年多之后，土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑材料中的钙发生反应，生成碳酸钙，结果，密封的建筑内的氧气含量从21％下降到14％。另外，建筑内的植物因大气成分失调而产量下降，养不活建筑内的实验员与牧畜，所以只好提前结束实验。更加令人意外的是，“生物圈2”号运行3年后，其中的二氧化碳猛增到79％，足以影响人体生理的机能，其中的原因目前尚未查清。
1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈2”号，模拟出一个类似地球的、可供人类生存的生态环境的研究仍在继续。
居住舱的各种构想
月球基地居住舱，像地球上的房屋一样是人生活居住的地方，由于月球的特殊环境，它的建造不仅非常重要而且复杂。随着月球基地规模不断发展和扩大，航天员人数越来越多，居住舱的建设任务也越来越重。科学家们提出了各式各样的建设月球基地居住舱的构想。
预制舱
在地球上预先将居住舱制造好，然后用火箭和登月飞船发射到月面。
洞穴和溶洞式居住舱
月球溶洞是火山活动的结果，在溶洞中建造居住舱，能有效防止宇宙辐射的危害。在月面挖洞穴建居住舱，也能有效防止宇宙辐射的危害。
掩埋式居住舱
在月面上开凿一条隧道，在隧道内建设居住舱。当在月球基地附近找不到溶洞的情况下，可以采取这种方法。
混凝土居住舱
建设居住舱的混凝土，是在月面利用月球岩石生产的。用混凝土建设居住舱的最大好处，就是坚固耐用。
复合材料居住舱
可以在月面直接生产玻璃纤维增强复合材料，用以制造月球基地居住舱。
金属居住舱
从月球矿石中提炼出铝、铁和钛等金属，然后制成建筑材料，再用这些材料建造居住舱。
充气式大圆球居住舱
1990年，美国提出了一个大型月球基地设计方案，月球基地的居住舱是一个直径16米的大圆球，可供12名航天员在里面生活和工作。充气式大圆球居住舱示意图居住舱总容积为2145立方米，可供使用的面积为742平方米。
整个居住舱是一个充气结构，舱壁分2层，内层是一种多层不透气的气囊结构，气囊内可以充气。外层用高强度材料制成，并涂有防热层。居住舱用1米厚的月壤覆盖，作为防辐射屏蔽层。整个舱壁结构和防辐射屏蔽层由12根柱子支撑。居住舱从下到上分为5层：最底层安装环境控制和生命保障系统，一部分作为月球基地的储藏室；第二层为基地实验区；第三层为基地控制区，与气闸舱相通；第四层是航天员工作区；第五层是最上层，为航天员生活区。在居住舱的外边，还有一个货物进出站，由加压舱与居住舱相通，是仪器设备进出居住舱的通道。
日本科学家的奇妙想法
日本科学家打算在月球表面的月壤层上挖一条深约5米的沟，沟内放入一个直径3米的圆筒形加热器，然后在加热器上面盖上厚约2米的月壤。当加热器把月壤加热到1200摄氏度时，月壤就会熔化成玻璃。移开加热器，再进行类似作业，月壤熔化形成的玻璃冷却后，会固结成一个坚固的外壳，壳底留下直径3米的管状空间，也就成了建造月球城的场所。无论是哪一种类型的居住舱，舱内都必须具备环境控制与生命保障系统。
创造人在月球上的生存条件
氧气、水、食物和循环生态系统是人类在月球生存的基本要素。
再生式生命保障系统示意图在月球基地要营造一个像地球上一样的生存环境，在这个环境里，有与地球上一样的大气压力，有饮用水，有可供呼吸的空气，还有适宜的温度、湿度等人类生存所需要的基本元素。月球基地上使用的生命保障系统，也随基地发展阶段的不同而不同。初期基地的生命保障系统是非再生式的，基地消耗的氧气、水和食物，要依靠地球的补充供应。此后建造的月球基地，生命保障系统是再生式的，即月球基地的氧气、水或食物，都要靠密闭循环处理和绿色植物的光合作用来就地解决。
呼吸与饮用水
“阿波罗”号取回的月海玄武岩虽然月球表面没有水又没有空气，但是月球的岩石里含有很多氧，于是科学家们提出了用月球岩石制造淡水和氧气的设想。
美国科学家对“阿波罗”飞船取回的月球样品进行了相关研究之后。提出利用月海玄武岩制取氧的工艺方法。这种方法利用太阳能提供热源，在800摄氏度的高温下，先用氢还原月海玄武岩中的钛铁矿获得水，解决了水的问题以后，再通过电解水提取氧气。
月球氧气生产设备据估计，生产1000千克水，大约需要10000千克的钛铁矿。如果开采深度按40厘米计算，相当于开采220平方米的月海区。
最初用作还原剂的氢可从地球上运来，但生产开始后电解水获得的氢可循环使用。
另据计算，一年只需要生产1吨氧气，即可维持月球上10人一年的生存的需要。
还有一些科学家提出另外一种制取氧气的方法。他们设想用甲烷和月球岩石中的硅酸镁在高温下发生反应，生产一氧化碳和氢。然后在温度较低的第二个反应器中，用一氧化碳与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水。最后通过电解水制取氧气和氢气；还原的甲烷可以循环使用。用这种方法制取氧气，从理论上说只消耗月壤中的硅酸镁，不消耗参加反应的其他物质，所以几乎有用不完的制氧原料。
根据对“克莱门汀”号和月球勘探者月球探测器发回的探测结果分析，月球上可能存在水冰，并且存储于月球两极撞击坑的永久阴影区内，一些科学家估计月球上水冰的总资源量约66亿吨。一些科学家认为，如果月球确实存在水，人类对月球经过长期开发建设后，也有可能从月球极区提取水。
早期的月球基地的食物由地球供给，但永久月球基地则必须自给自足。
在月球上种庄稼
在南太平洋的某处海底，静静地躺着俄罗斯“和平”号空间站的残骸，它搭载着一个由保加利亚制造的微型温室。1999年，世界上第一代太空小麦正是在这个仅1平方米大的空间里问世的，从而揭开了在太空种植粮食作物的新纪元。
在太空种植粮食的尝试几乎是和人类探索太空同步开始的，科学家们曾经试图用“阿波罗”飞船从月球带回来的泥土培育植物。从1975年起，每一次前苏联飞船升空，都会带着一个苗床。然而，在天上种地并不像在地面那么简单。美国的地球生态学家杰伊·斯基尔斯说，失重会影响植物根系向下生长；不同的光照条件和空气分也会干扰植物的成长；没有了昆虫，授粉也无法进行。
尽管人类曾经在非粮食类作物的试验上取得了一些进展，但真正在太空种植粮食获得成功是在20世纪80年代，前苏联聘请保加利亚为其建造了搭载“和平”号上的实验用温室之后。到了90年代初，航天员成功地在这个40厘米高的温室里种出了莴苣和萝卜。从1995年开始，美国和俄罗斯科学家们尝试种植小麦。4年后，他们的努力终于得到了回报，1999年收获了第一代太空小麦。
第二代太空小麦第一代508粒太空小麦收获后被再次播种，并在当年结出了第二代太空小麦，每一粒都有第一代的2倍大。科学家们认为，太空的生长环境有助于提高作物产量，增强抗病性。他们将研究粮食在太空中的其他用途，使其在人类太空生活的各个方面都能发挥作用，最终帮助人类实现向其他星球移民的宏伟计划。
国际空间站升空后，美国和俄罗斯的专家又开始了空间植物研究。在国际空间站上的作物实验装置里，航天员栽种过豌豆和日本洋白菜，其中豌豆种植实验已成功收获了4次。从2004年11月开始，国际空间站上第10长期考察组成员——俄罗斯航天员萨利占·沙里波夫和美国华裔航天员焦立中在国际空间站上栽培日本洋白菜、水萝卜和第四代豌豆；2005年他们的接班人继续照料所种的萝卜。这些研究将帮助确定最佳的土壤成分和研制可以用于更大太空温室的工艺，其中包括可在行星间飞船中使用的温室和月球基地上的大型温室。
在太空失重条件下，植物种子发芽率更高，生长更快近几年来，科学家空间站上进行了大量的生物学试验证明在太空失重条件下，植物种子的发芽率更高，生长更快，开花或抽穗时间更早。也对一些动物进行了试验。月球温室示意图在空间站里果蝇能像在地球上一样交配、产卵、繁殖后代；蜜蜂会筑巢，蜂王照样生儿育女。科学家们还在空间站采用“营养液”，对培育农作物进行了不少实验研究。
月壤中有农作物所需的多种元素，但缺乏氮、锌、硼等农作物所需的微量元素。
科学家们设想在月球上培育粮食和蔬菜，首先要建造由特殊材料构成的月球温室，其次要有人造阳光，另外还要使用含有钾和钙等成分的特殊液体养料，先在基地内进行试验。然后扩大规模，科学家还在研究用化学物理方法合成氨基酸，如培养蛋白质较高的小球藻，来制备航天员食品。食物在月球上是可以解决的。
循环生态系统
建设永久性月球基地、月球工厂或月球村，需要解决封闭循环生态系统问题，以便能够提供给人体长期所需的食物、水和空气，并长时间保持良好的生态环境。
科学家在国际空间站的实验表明。在发光二极管的光照下，植物能够进行正常的光合作用，释放出氧气。人可以吸入植物释放出的氧气，呼出二氧化碳，为植物进行光合作用提供条件。植物通过光合作用又将光、二氧化碳和水转化为碳水化合物并释放出氧气，碳水化合物可作为人的食品。同时，人类排泄物在微生物作用下可形成降解物，其中的养分可供植物生长，这样就可以形成一个人造的“小生物圈”，为建立密闭的循环生态系统提供条件。
人类在月球上的生活是可能想象的
王绶琯，天文学家。1923年1月15日生于福建福州。1980年当选中国科学院院士，历任中国科学院北京天文台研究员、台长、名誉台长；曾任中国科学院数学物理学部主任、国家科委天文学科组副组长等职。开创了中国的射电天文学观测研究领域，也是中国现代天体物理学的主要奠基者之一。1993年，由紫金山天文台发现的国际编号为3171号的小行星，被正式命名为“王绶琯星”，以示对这位中国天文学者的尊敬。
以下是王缓琯院士关于人类登月的答问。
问：奔月是神话吗？
王绶琯院士王绶琯：20世纪的天文学发生了前所未有的飞跃。人类第一次能够用完全科学的语言来描述宇宙从大约120亿年前诞生一直演变到我们今日所见的大千世界的历程。这一方面得力于20世纪中期各种技术的高速发展。以往天文观测凭借的望远镜，虽然威力愈来愈大，但观测所及仅限于天文目标发来的光（人的眼睛能反应的“可见光”）所带到的信息，而20世纪中叶射电天文手段的成熟，使日常观测范围延伸到了天体的无线电波；到了后叶，借助于航天技术，空间天文手段的发展已使包括红外射线、紫外射线、X射线、γ射线的各种天文信息尽收眼底；目前，各种天文手段上投资数亿的设备已在陆续投入观测工作；人们可以期待这几十年里新一代的天文设备将到月亮上安居。奔月将不再是神话传说，月宫里的嫦娥将不再寂寞。
宇宙之大，天体之微弱与繁多，使天文观测手段的发展举足轻重。但是历史上天文学科的前进总是靠观测和理论“两条腿走路”的。20世纪天文学的理论进展得益于它的前沿研究与同时代物理学前沿的交叉和融合。最重要的是恒星演化理论形成时与当时的原子物理和核物理的结合以及“大爆炸宇宙学”（一种说明宇宙起源于一次“大爆炸”的理论）与广义相对论和高能物理的结合。这些理论解释了观测结果，提出预测、向观测挑战并接受观测的挑战。
问：“宇宙起源于大爆炸”已经被世界公认了吗？现在对于宇宙到底有多少有定论吗？
王绶琯：“大爆炸宇宙学”的实测根据是哈勃1929年发现的远方的星系都在退行（朝离开我们的方向飞驰），而距离我们越远的退行越快的现象。这可以用宇宙在膨胀来解释。理论上，“膨胀宇宙”得到爱因斯坦的广义相对论的支持。认定了宇宙在膨胀，就可以认定它在开始膨胀时是一个密集的小点，并可以认定是一次“大爆炸”启动了膨胀。
问：有外国的媒体报道说，美国科学家的研究成果表明微生物的生命力极强，远远超出了人们的想象，它们完全有可能在外太空恶劣的环境中生存，因此，我们能不能做出一个大胆的猜测，在地球之外有所谓的“外星人”的存在，或是更高级的太空生命的存在？
王绶琯：在科学界有这样一个合理的思想，就是说在地球之外还有许多和地球类似的行星，拥有和地球类似的环境，有生命体的存在并慢慢滋生，慢慢演化。一个老问题是，最原始的生命物质究竟是地球上自己产生的还是从外界掉下来的流星或彗星上携带来的，天文学上几十年来一直在观测宇宙空间中云块和一些星体的外层来寻找复杂的分子，这方面的进展使科学家期望能够发现更复杂的、比如说氨基酸之类的分子，虽然现在还没有找到。另一方面，20个世纪50年代就已经有人做过这样的实验，在实验室中模拟一个早期地球的环境，把一些“原料”放在一起，在紫外线照射下形成一些可能用作生命的原材料物质。这样种种类型的课题都值得探索。目前对于在空间中形成低级的生命原材料的探讨当然是值得注意的。
至于地球之外的外星人问题，我们现在能想象的高级生命最好是在和地球相似的行星上找。我们的银河系范围大约在10万光年，含数以千亿计的恒星。如果我们设想若干万个恒星中有一个带有一颗与地球相似的行星，而上万个这样的行星中有一个存在着高度文明的生命，这种假设应当说不算离奇！不过所有的恒星离我们都很远，最近的也有4光年，要想和它们周围的行星上的智慧生物沟通是很困难的。假设我们向一颗离我们1000光年的行星发一封电报，电报的往返就要2000年！如果从那边派一个飞行物到地球访问我们，即使用5倍光速的推进器也需要2000年才能到达。何况从那边看我们是我们这里1000年前的情况，只不过是无数个极暗的天体中的一个。
问：报纸上常常说哪儿又发现了什么不明飞行物之类的东西，你是怎样看待这些事件的？
王绶琯：这些东西人们看到了我都可以肯定。但是方才说过，说它们是从外星来是不可能的，我个人甚至不主张把这种设想放进科幻小说里边，提得太多了往往会误导人们以为真的有这样的东西。我觉得给它们这个“不明飞行物”的名字起得非常好，“不明飞行物”完全可以存在，因为“不明”，就应当研究，研究出来了再下结论。过去有的“不明飞行物”其实是气球之类常见的东西。我们鼓励大家在看到这样的东西的时候尽量把它记录下来，然后来研究到底是什么。
问：人类的登月计划的实现起到了什么作用？
王绶琯：很早以前人类就有这样的愿望，幻想能登上月球看一看。美国“阿波罗”登月实现以后，人类第一次到月球上走了走，并采了一些样本回来。下一步的计划当是较大规模地在月球上逗留。我想，既然现在科学技术把人送到太空去生活个一两百天都可以，那我们也可以想象将来能在月球上搭一个大舱，去那儿工作。当然，说到更远一些，还可以到那里度长假，休息几天。目前的登月计划主要是做科学探索，你要是等到几百年以后，可能就会变成经常去月球旅游了。去年一项研究认为月球上有可能有大量的水，这是很关键的，解决了水的问题，人类在月球上的生活是可以想象的。我们国家也在进行非常认真的研究，也有一个非常扎实的研究队伍在做努力。
问：世界上的登月计划进行到哪一步了？
王绶琯：世界上到目前为止已经实现过在月球上的着陆。现在难的是做成一些大项目，比如需要搬家什么的，成本非常高昂。如果想在月亮上做一个天文观测台，放一个大的望远镜上去就得去一次，如果这个天文台需要放五架望远镜的话就得上去5次，没有巨大的投资是做不成的。每个国家都可以有登月球计划，做各种研究。当然这也表现了一个国家航天技术上的水平。知识点“和平”号空间站
“和平”号空间站是前苏联的第3代空间站，亦为世界上第一个长久性空间站，站上长期有人工作。“和平”号空间站的轨道倾角为516度，轨道高度300~400千米。自发射后除3次短期无人外，站上一直有航天员生活和工作。
“和平”号空间站原设计寿命5年，到1999年它已在轨工作了12年多，除俄罗斯的航天员外，还接待了其他国家和组织的航天员，他们在“和平”号空间站上取得了丰硕的研究成果。但由于“和平”号设备老化，加之前苏联资金匮乏，从1999年8月28日起，和平号进入无人自动飞行状态，准备最终坠入大气层焚毁，完成其历史使命。
月球基地的交通运输工具
建设月球基地时，人员在月面的流动和物质的运送工作将是大量的，例如：需要把来自地球的物资从月球着陆场运送到月球基地，或是将月面开采的矿物运送到月球加工厂；还需要到采矿点维修设备，外出查看天文观测仪器，进行远距离采样活动：对发生事故的航天员进行营救活动，或是将准备离开月球的航天员送往月球发射场等。
如何解决月面上大量的人员和物质运送呢？专家们提出了各种月面交通工具的设想。
月球车
开放式月球车想象图月球车有开放式和加压式两种。开放式载人月球车很像我们熟悉的电瓶车，其驾驶舱是敞开的，乘坐时需要穿月球航天服，由人员驾驶，其结构简单，制作容易。
其是一种密封式、舱内加压的电动月球车。月球车内装备了环境控制和生命保障系统，提供氧气、水、食物以及二氧化碳处理和保持温度、湿度的设备。就像是一个能移动的小型居住舱。加压式月球车还设有一个供航天员出入的气闸舱，与开放式月球车相比，其行驶距离更远，工作时间更长。
美国研制全新概念月球车，具有极强的移动能力
月面火箭
月面火箭是可以在两个发射点之间飞行的载人运输工具，当航天员从月球表面一点到遥远的另外一点时，可以使用这种快捷的交通工具。由于月球重力只有地球重力的1／6，火箭起飞比在地球上容易得多，消耗燃料也少。
多用途运输工具既是运输车，也是具有某种功能的月球机器人。这类运输工具由月面航天员遥控，有轮式运输车、履带式牵引车等，它们主要承担月面运输任务。如果需要还可以增加附加设备，扩大功能，如增加铲子可以作为铲车，增加挖掘设备可以开挖基坑，还可以增加移走岩石的绞盘，切割月岩的装置等完成多种任务，它们在月球基地建设中将发挥重要作用。
月球缆车
还有一些科学家提出用月球缆车、月球铁路等交通工具来承担月面运输任务。月球缆车是在月面特定地区使用的一种运输工具，缆车安装的轮子沿固定的索道滑行，在固定的月面两地点间往返运行。知识点世界上第一台无人驾驶的月球车
无人驾驶月球车由轮式底盘和仪器舱组成，用太阳能电池和蓄电池联合供电。这类月球车的行驶是靠地面遥控指令。
1970年11月17日，前苏联发射的“月球17”号探测器把世界上第一台无人驾驶的月球车——“月球车1”号送上月球。此车约重18吨，在月面上行驶了105千米，考察了8万平方米的月面。此后前苏联送上月球的“月球车2”号行驶了37千米，并向地球发回了88幅月面全景图。
地月之间如何运输
建设月球基地，需要频繁地进行登月飞行和向月球基地运送器材、设备、生活补给品，以及接送航天员往返于地月之间。目前，空间运输成本高昂，因为目前的运载火箭和飞船都只能一次性使用，如何实现低成本运输，是航天工程师和月球科学家共同关注的问题。
为了降低地月运输成本，研制可重复使用的火箭和飞船是一个重要发展方向，但在今后相当长的一个时期内，火箭和飞船依然是地月运输的重要工具。根据这种情况，科学家们提出了降低地月空间运输成本的新设想。
科学家设想中的月球着陆器第一种设想：利用空间“摆渡”船首先用运载火箭把物资和人员分几次运往近地轨道，然后利用空间“摆渡”船，把物资和人员运往月球。空间“摆渡”船专门承担地月轨道之间的运输任务，并可重复使用。在月球轨道上，还需设置一种专用的月球着陆器，任务是把进入月球轨道的物资和人员安全地送往月球表面。这样由运载火箭、空间“摆渡”船、月球着陆器三者共同组成一条地月交通运输线，它们各自在自己的轨道上往返飞行，而不是运载火箭直接将货物和人员从地球运到月球，从而使飞行成本大幅度降低。
法国数学家和力学家拉格朗日根据这种运输方式，在月球轨道上应该有一个能容纳多名航天员的小型空间站，作为地球和月球之间交通运输的一个中转站。这个中转站还可以承担月球基地“急救站”的作用，一旦月球基地发生紧急情况，航天员可以及时撤离到月球空间站，然后再从月球空间站飞回地球。建造这种小型月球空间站，可以使用废弃在太空和月球轨道上的燃料储箱。燃料储箱都是一些大圆筒，对这些大圆筒进行改装，再一个一个地接起来，就可以形成简易的月球轨道空间站。
第二种设想：设立“拉格朗日点”中转站。
这里先介绍一下拉格朗日点的概念。
地月空间存在的一种特殊的点。在这个点上地月两大天体的引力相互抵消，位于这一点上的物体可以相对保持平衡，如果给一个小的推力，就能使物体按推力方向运动，这种特殊的点是法国数学家和力学家拉格朗日发现的，因此称拉格朗日点。在地月系统中，理论上存在5个拉格朗日点，其中L1点位于距地球323110千米的位置上。
设想中的太空电梯先将飞船发射到位于拉格朗日点的中转站，然后在这里加注在月球上生产的推进剂，与此同时，从月球上发射L1—月球往返运载器来接应飞船，将航天员或建设月球基地物资从中转站运送到月球。这样，飞船离开地球时就不再需要携带用于月面着陆和起飞返回的推进剂，也不需要携带登月舱，因此飞船的质量可大大减轻，地、月空间运输成本就可大大降低，由于月球没有大气，L1—月球往返运载器应是可重复使用的航天器。
第三种设想：太空电梯。
“太空电梯”的原理很简单，它的主要部件是缆索，将其一头固定在地球表面，另一头伸向太空，当缆索的重心位于地表36万千米的高度时，它所承受的地球引力和离心力达到平衡，缆索便会耸立空中而不倒，这个高度也就是地球同步轨道的高度；或者从距离地面36万千米的静止轨道卫星向地面垂下一条缆索，为了取得平衡，避免静止卫星因电梯太重被拉回地面，在卫星的上面还要架设另外一条缆索，上半部分的缆索悬浮在太空中，以缓解太空电梯承受的地球引力，这样，电缆的总长度将达到10万千米，为地球和月球距离的1／4。沿着这条缆索修建往返于地球和太空之间的电梯型飞船。
太空电梯示意图目前进入太空的主要运载工具是火箭，火箭要摆脱地球引力需要消耗大量燃料，无论是液体还是固体火箭，所携带的燃料都要占到火箭总重量的90％以上，并且多为一次性使用。然而“太空电梯”不需要动用大量燃料，且可重复使用，因此建成之后的运行费用很低，可用于向空间站运送人员和货物，然后再转运到月球。
现在的关键问题是如何制造这根10万千米的缆索。从理论上计算，制作这根缆索的材料强度必须达到钢铁的180倍之上，目前的技术尚无法实现。随着纳米技术的发展，科学家不断开发出质量轻、强度高的碳纳米管纤维材料，现有的此类纤维材料强度已经达到了所需强度的近1／4。另据报道，最近美国哥伦比亚大学两名华裔科学家李成古和魏小丁（音译）首次研究证实，石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，它比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高100倍。石墨是由无数只有碳原子厚度的“石墨烯”薄片压叠形成，“石墨烯”是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料，是碳的二维结构。如果能找到将石墨转变成大片高质量石墨烯薄膜的方法，则太空电梯缆索的研制有望获得突破。
登月对宇航员有哪些要求
中国科学家正筹划在2020～2025年使“嫦娥工程”的登月神话成真，那么相比遨游太空，登月的宇航员将有哪些更多的要求呢？其实登月的宇航员的基本要求和现在宇航员是一致的，因为在太空和在月球都是处于失重状态，所以对于宇航员的基本素质和训练项目不会有太大出入。现在中国训练的宇航员完全能够胜任登月的要求，只不过登陆月球的宇航员要加上对月球环境的适应训练和对月球基本知识的掌握。不过，从地球和月球间来回一趟就得要两个星期，加上在月球上时间就更长了，届时在选拔航天员时要求其有较好的心理素质就显得尤为重要。
知识点太空电梯建造历程
1970年，美国物理学家皮尔森最先提出建造“太空电梯”的设想。
2000年，美国航空航天局曾对“太空电梯”作出乐观评估，声称“在未来50年左右，我们就可能开始建造，需要的只是一些研究和一点运气”。
2002年底，美国媒体对西雅图一家电梯公司进行了报道，这家公司正进行“太空电梯”项目。他们甚至“初步考虑‘太空电梯’将用纳米材料制成”。据称唯一的阻力是费用太高。
2003年9月15日，70多位科学家和工程师在美国探讨“太空电梯”计划，提出在至少一个世纪内将“太空电梯”变成现实，使之用于发射卫星和飞船，甚至将人类直接送上太空。
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