月球资源

月球上的日光大约持续两周，随后是大约两周的夜晚，而月球两极几乎一直被照亮。[18][19][20]月球南极的特点是，该地区的环形山边缘几乎一直暴露在太阳光下，但环形山的内部却长期遮挡着阳光，并在其内部保留着大量的月球水。[21]通过将月球资源处理设施置月球南极附近，太阳能产生的电力将允许在靠近月球水源的地方持续运行。[19][20]

太阳能电板可以直接在月球土壤上制造，由一个中等大小（约200 kg）的漫游车来完成，该漫游车有能力加热石膏，直接在石膏基板上蒸发适当的半导体材料用于太阳能电板结构，并沉积金属触点和互连，直接在地面完成完整的太阳能电板阵列。[22]然而，这个过程需要从地球进口氟化钾，以从风化层中提纯必要的材料。[23]

正在开发的千瓦级核裂变系统用于可靠的发电，可以在月球、火星等其他星球上建立载人基地。[24][25]该系统非常适合月球和火星上阳光发电时断时续的未开发星球。[25][26]月球上同时存在铀和钍两种元素，但是由于核燃料的能量密度很高，从地球上进口合适的燃料可能比在原地生产更实惠。

放射性同位素热电发电机（RTG）是另一种形式的核能，它利用放射性同位素的自然衰变，而不是其诱导裂变。它已经在太空中使用了几十年，包括在月球上。通常的过程是从地球上获取合适的物质，但如果有乏核燃料等原料（从地球上运来加工或由当地裂变反应堆生产），钚-238或锶-90也可以在月球上生产。这些RTG可以用来提供独立于太阳光的电力，用于月球和非月球应用。确实含有有害的有毒和放射性材料，这导致人们担心在发生事故时这些材料会被无意中传播。由于对辐射危险的高估，一般公众的抗议往往集中在淘汰RTG上（而推荐替代电源）。

一个更理论化的月球资源是用于核聚变的潜在燃料。氦-3受到了媒体的特别关注，因为它在月球岩石中的丰度比地球上高。然而，迄今为止，核聚变还没有被人类以可控的方式使用，释放出净可用的能量（像fusor这样的设备是净能量消耗者，而氢弹不是一个可控的聚变反应）。虽然氦-3是核聚变的一种可能途径，但其他途径则依赖于在地球上更容易获得的核元素，如氚、锂或氘。

在风化层中的元素氧含量估计为45%（重量）。[15][14]氧气经常以氧化铁的形式出现在富含铁的月球矿物和玻璃中。这种月球矿物和玻璃包括钛铁矿、橄榄石、辉石、撞击玻璃和火山玻璃。[27]氧的各种同位素以¹⁶O、¹⁷O和¹⁸O的形式存在于月球上。[28]

科学家们已经描述了至少20种从月球风化层中提取氧气的不同可能过程，[29][30]并且都需要高能量输入：2-4兆瓦的能量（即6-12×10¹³焦耳）来生产1000吨氧气。[1]虽然从金属氧化物中提取氧气也会产生有用的金属，但使用水作为原料并不生产。[1]从月球土壤中产生氧气的一种可能方法需要两个步骤。第一步使用氢气 (H₂) 还原氧化铁以形成元素铁 (Fe) 和水 (H₂O)[27]然后，水可以通过电解产生氧气，可以在低温下液化储存。氧气的释放量取决于月球矿物和玻璃中的氧化铁丰富含量。从月球土壤中生产氧气是一个相对较快的过程，在几十分钟内就能完成。相比之下，从月球玻璃中提取氧气需要几个小时。[27]

该图片显示了美国宇航局的月球矿物测绘仪（M³）光谱仪在印度的月船1号轨道飞行器上看到的月球南极（左）和北极（右）的表面冰的分布

来自几个轨道器的累积证据强烈表明，月球两极的表面都存在水冰，但主要是在南极地区。[31][32]