据估计，190吨月球沙土含有15吨至16吨含氧铁矿物，可制得一吨氧气；一年只需要生产一吨氧气，即可维持月球上10人生存的需要。
（2）月球基地建设还必须保证食物的供应
近几年来，科学家已在空间站上进行了大量的生物学试验，先后培育出了一百多种“太空植物”，包括小麦、玉米、燕麦、大豆、西红柿、萝卜、卷心菜、甜菜等，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。
科学家也对一些动物进行了试验。证明失重不会影响新生命的诞生。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。送上飞船的60只鹌鹑蛋，返回地面的仍能孵化出小鹌鹑。在飞船上搁置了59天的鱼卵，回到地面统统顺利地孵出了鱼苗。哺乳动物也不例外，雌鼠、雄鼠放在笼子里送上太空，它们照样合欢同居，雌鼠照样受孕怀胎，回到地面后照样产下了第一代“太空鼠”。
（3）建设月球基地需要解决能源问题
月球上没风没雨，晴朗无阴，终日有阳光照射，而且由于没有大气吸收，太阳的辐射强度大约是地球上的一倍半。因此，月球上完全可以利用太阳能来照明、供热、采暖、发电。当然，必要时还可以在月球上建立核电站。
开发月球的施工方法
对于建设月球基地，科学家研究设想出了几种具体施工方法。月球基地建设的早期工作可以交给智能机器人来做。月面覆盖着一层几米到几十米厚的沙土，可以先在沙土中挖掘一条5米深的沟，放置一台直径3米的圆筒形加热器，其上堆覆两米厚的沙土。加热器把沙土加热到1200℃左右，沙土被熔化成玻璃状，冷却后形成几厘米厚的一层壳层。在壳层完全凝固以前，加热器即向前移动，进行下一阶段的施工。这样，堆沙、加热、移动加热器，循环往复，不断伸展，坑道就建成了。
接着，由智能机器人安装坑道进出口，配置电源、通信、空调用的线路和管道，把空气、水、食物送到坑道里，坑道便被改建成为居住室。这样的坑道建好4条，最初的几名宇航员即可前来，居住室的生活设施开始运转，有人居住的第一个临时月球基地便建成了。
月球基地建设所需要的建筑材料，95％可以取之于月球，而且不用克服多大困难，只要通过密集凝结就可以使月球上的沙土变成玻璃体。
美国工程师曾用由6次“阿波罗号”载人登月飞船取回来的约40千克沙土中的一小部分制成混凝土。实验结果证明，由于月球混凝土的强度几乎要比美国标准混凝土高一倍，用它来做月球上恶劣环境中的建筑材料是完全合格的。
无论是在月球上建立基地，还是在宇宙空间建立供宇航员长期工作的空间站，都要有安全可靠的能防止太阳及宇宙射线伤害的防护设施。月球沙土正是建造这类防护设施的好材料。
月球基地由小到大，由简单到复杂，预计到2050年将可建成一座可供成千上万人长期居住的“月球城”，可发展为月球上的一个现代化生活区。
“月球城”的外形呈轮状或圆筒状，直径约1千米至2千米，重达数万吨，最多可容纳万人。城内划分成生活区、农业区、工业区等等，有山脉、河流、湖泊、森林、草原等不同的自然环境，生活着不同的生物，形成一个充满生机的“密闭生态系统”。这个人造的生态系统基本上有自给自足，而且每过一两分钟自转一圈，产生的离心力将使生活区维持着几乎与地面相同的重力。
“月球城”里阳光灿烂，天气晴朗，和风吹拂，四季如画，没有灾害性天气，连昼夜都可以自由调节。农业生产稳定，年年丰收。工业生活优越，可以制造出质量优异、性能独特的产品。这里没有环境污染，因为工业区、农业区与生活区分开，而且所有的生产都按闭路循环系统进行，几乎不产生工农业废物。
不知你是否有幸成为“月球城”的居民，工作之余，漫步在“月球城”的街道上；夜幕降临，还可将地球当做“月亮”来欣赏呢。
开发月球的矿物资源
月球上有极为丰富的矿产资源。通过对“阿波罗号”飞船带回来的月球物质样品的分析，表明其中含有大量的氧、硅、铁、铝、钙、镁元素，可以说月球上几乎蕴藏着地球上所有的元素和矿物。地球上最常见的17种元素，月球上比比皆是。如果不把碳氢化合物计算在内，那么月球上的物质能为人类制造出90％所需的物品。在地球上的矿产资源日益枯竭的今天，开发月球矿产资源尤其具有吸引力。
未来的月球首先有可能成为地球的一个庞大无比的金属制品仓库。以铁为例，根据对月球物质的化验，月面最表层的5厘米厚的沙土里就含有400亿吨铁，而整个月球表面有平均10米厚的沙土。这样，月面散碎物表层里的铁的总含量就将是400亿吨的200倍，而且是一种比较单纯的铁矿物，既便于开采，又易地冶炼。地球上炼铁是要用还原剂把铁矿石里的氧去掉，而在月球上铁、氧都极重要，都有用处，完全可以一“炼”两得。
目前，美国等正在忙于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。计算结果表明，不开发利用月球资源，不建立和发展月球工业，要进行上述这些项目的建设几乎是不可能的。
月球上具有高真空、低重力的特殊条件，月球工业将不仅能生产具有特殊强度、塑性及其他性能优良的合金和钢材，而且还可以生产出某些质量优异、性能卓越的新产品，诸如超高纯金属、无瑕疵单晶硅、光衰减率低的光导纤维，以及新的纯度特高的生物医疗制品等。
月球将是地球的一个能源生产基地。美国的核工程师发现，月球物质中含有理想的核聚变燃料，发电效益高。美国、日本和欧洲都在考虑到月球上去建厂采集并运回地球，以解决长期困扰人类的能源短缺问题。
把火箭发射场建立在月球上非常有利。制造火箭发射和航天器的材料，以及宇宙飞行所需的燃料，有相当一部分可在月球上解决，而一部分精密仪器和部件则必须从地球上运去。由于月球的重力只有地球重力的1／6，加上没有大气层的阻拦，所以从月球上把人员和设备送入太空——或者建设空间站、太阳能电站，或者进行更遥远的天体的探索——要比从地球上发射省钱省力得多，并能节省大量的燃料。在美国的长期空间探索计划里，就确定要从月球基地出发进行火星载人飞行，并最终把宇航员送上这颗红色的行星。
建立月球发电站
1979年6月，美国宇航局召开的有30名专家参加的讨论会上，有人提出在月球上建造太阳能电站问题，与会专家详细讨论了这一新概念，一致认为这种设想不仅可能实现，而且前途广阔。这次会议以提出“月球发电站”而闻名。
在月球上建造太阳能发电站远比建造太阳能卫星电站优越得多。探讨这个问题，必须考虑月球的特点。科学家正是在巧妙地利用了月球的得天独厚的特点之后提出“月球发电站”这一新概念来的。
月球有哪些特点呢？
月球的第一个特点，是旋转轴基本上垂直于黄道平面（即地球环绕太阳公转的轨道面）。若在月球南（北）极建造发电站，那么阳光时刻都会照射在发电站建筑物上，而且这个建筑物任何时候都是一半向阳一半背阴。向阳面温度高达250℃，这是再理想不过的天然热源和天然冷源。两面温差可达500℃，在这种温差作用下，电站中的工质将发生高速流动。这种工质流经涡轮发电机，即可驱动涡轮而发出电力。月球这个特点将使月球发电站具备终年昼夜不停发电的条件。
电站发出的电力除供给月球上未来的矿井、冶炼厂、交通运输和生活照明外，主要是输送到地球上。月球和地球相距38万千米，不可能用导线输送。这就需要在月球上建造大功率的激光器或微波器，把电能以激光束或微波束形式发射到地面。这种激光器或微波器将直接安置在月球表面上，尺寸可以做得很大。据研究，它将比太阳能卫星所用的激光器或微波器大10倍，发射功率和传输功率也会大大提高。
月球的第二个特点，是自转周期和绕地球的公转周期相等。也就是说，月球绕着自身旋转轴转动一圈，同时也绕着地球转过一周。因此，月球始终以它的一面对着地球，激光器或微波器即可安置在这一面，对着地球发射激光束或微波束。月球的这一特点使安置在月球上的激光器或微波器具备直接向地球定向传送电力的条件。在地球上设置地面接收站，接收来自月球的激光束或微波束，并把它转变成电能，输入电网，即可供用户使用。
从上述情况看，在月球上建造太阳能发电站，使它向地球特定区域供电，从原理上说完全行得通。
月球发电站比太阳能卫星有两个突出优点。一是不需建造大型卫星，可以在月球上就地取材建站。二是发电站和激光器或微波器的规模和尺寸允许做得大一些，发射功率和传输效率高，据估计，比起建造太阳能卫星，这种方案所需的费用可能要低些，被认为是有发展前途的。
外太空探险工具——航天飞机
目前人类进入空间的重要方式之一，是利用航天飞机。这方面美国和俄罗斯已取得突出成就。
早在70年代，美国人就想搞一个可以重复使用的飞行器，后来演变成现在的航天飞机。
美国研制的航天飞机主要有两个任务。一个是向空间运送东西，现在使用做得最多的是放卫星。航天飞机有个18米长的货舱，可以放三颗卫星。在空中，航天员将卫星逐个放出去，比用火箭一个一个发射要经济些。第二个任务是进行科学实验，航天飞机上有专门的实验舱。
航天飞机的组成是科学和复杂的。上面有一个轨道器，就是一个小飞机，它的大小相当于现在上海制造的MD一82客机，重约90吨，长37米。轨道器的动力主要是靠位于它下面两边的两个固体火箭助推器，每个助推器的推力是1200多吨。另外还有轨道器上安装的3台主发动机，每台推力170多吨。这3台火箭发动机的燃料是靠挂在轨道器下面的大燃料箱提供的。
航天飞机的飞行过程是这样的。从地面发射以后两分钟，高度45千米，速度1383米／秒。这时，两个固体助推器分离，靠降落伞将其溅落在海面（以后，再把它们打捞上来处理干净，以准备第二次使用时再装药）；8分钟时，达到109．4千米高，速度达到7．8千米／秒，这个速度就可以摆脱地球引力靠惯性进入轨道，同时将长47米、直径8．4米的燃料箱扔掉，燃料箱进入大气层后烧掉。航天飞机进入轨道后就可以作业，如放卫星、做实验等。
航天飞机在天上的日程，一般是按7天来安排的。在轨道上的运行速度为7．74千米／秒（比入轨时的速度低一些）。如果把这个速度减到91米／秒，航天飞机就离开轨道慢慢回到大气层，最后接地时大概是342～364千米／小时，这个速度跟现在歼击机的着陆速度差不多。
1986年，美国“挑战者号”航天飞机爆炸后，美国航天局投资50多亿美元重建航天飞机机群，并对有缺陷的发动机和漏气的密封圈等数百个部件及系统作了改进，提高了安全系数。自那次事故后，美国航天飞机至1997年又执行了50余次飞行任务，可谓成就不凡。
1990年，美国航天飞机发射一次的费用是2．79亿美元，造一架航天飞机轨道器的费用是25亿美元，这个数字很可观，而买一架“波音747”飞机大约1亿美元。1996年，美国对正在使用的4架日益老化的航天飞机，打算至少还要服役10年，执行广泛的科学研究使命。为此，美国航天局正努力对航天飞机作进一步改进。
除美国外，前苏联曾于1989年10月发射了“暴风雪号”类似于美国的航天飞机。“暴风雪号”不像美国航天飞机3台主发动机都装在轨道器上，而是完全靠5个火箭把飞机推上去，轨道器上只带两个火箭发动机，以便在空间改变轨迹或姿态时使用。据说5个火箭都可以回收，这样重复使用程度就比美国高一点。前苏联曾成功发射的“联盟号”载人飞船和“进步号”货船，对促进整个航天飞机体系的发展发挥了重要影响。苏联解体后，俄罗斯在发展航天飞机方面也取得了一定进展。
航天飞机是高技术的结晶体，是人类进入太空的“天梯”。随着我国高新技术的发展，发愤图强的中国人民，不久将使自己研制的航天飞机腾空而起，带给世人几分意料中的惊喜。
“哥伦比亚”号航天飞机发射纪实
壮丽的升空
美国濒临大西洋的佛罗里达州卡纳维拉尔角，是一派亚热带风光，高大的棕榈树矗立在道路两旁，金黄色的柑橘挂满枝头。
这里，1981年4月的天气，已是骄阳似火，然而大西洋上不时吹来了温湿的海风，气候显得并不干燥、闷热。这里有美国的空军基地，亦是美国宇航局的太空航行基地和导弹发射场。1958年从这里发射了重13．6公斤的美国第一颗人造卫星；1969年7月又在这里由“阿波罗十一号”宇宙飞船把人送上了月球。这次“哥伦比亚号”航天飞机首航出发点选择在此地，与它拥有“阿波罗”计划遗留下来的大量发射控制设备不无关系。在这里还筑有一条拖运航天飞机的专用道路，其水泥地基厚达一二十米；还有一条长4572米、宽91．44米的水泥跑道，供航天飞机返回地面时作为着陆跑道。这次首航的发射台——39—A台，也有着一段发射历史，11艘“阿波罗”宇宙飞船和“天空实验室一号”都在该台升空。
卡纳维拉尔角被誉为“宇航港15”。这里平时十分幽静，近几天却分外热闹。前来采访的记者、摄影师和火箭技术专家等近4000人，以及从四面八方赶来的数万名游客，都被安排在离肯尼迪航天中心39—A发射台5千米以外的一块地方。在这个由帐篷、拖车和活动房屋等组成的临时环形“城”里，人口密度异乎寻常地高。要在这里找到一些赖以充饥的夹心面包和解渴的可口可乐也颇为困难。全副武装的警卫人员，从航天飞机竖上发射台以后，日夜在发射场周围地区巡逻。没有特许的通行证，任何人都不能进入离发射场4．8千米以内的地区。
