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人类探月分为探月、登月和驻月三大步。目前，美国已走完了前两步，就差最后一步——建造永久性载人月球基地，从而使人在那里长期生活和工作，更好地开发和利用月球的资源、能源和特殊环境，进行深入的科学研究和技术试验。美国重返月球主要是为建造可持续运行的月球基地及为载人登火星做准备。
月球被誉为地球的“第八大洲”，是研究地外星球和太阳系起源与演化的重要对象；也是人类实现向外层空间拓展，加速空间科学等进步的理想场所。它还蕴藏着多种矿物，如月表含有至少100万吨的氦3，开发出来后可为地球提供能使用1万年左右的能源。
因为月球比地球稳定得多，且没有大气层和磁场，并拥有低重力、高洁净等特殊自然条件和自然环境，所以可作为对其他星球探测和研究的平台，开展天体物理学研究，制备一些昂贵生物制品与特殊材料等。
由于月球的引力只有地球的1/6，并拥有可提炼、分解成航天员呼吸所需的空气和深空探测器所需燃料的水冰，所以能作为深空探测的前哨或中转站。
可见，月球上适合建立科研基地、能源基地、资源基地和中转基地等。
月球基地其实就是在月球上建造可供人类长期居住、生活及开展各种技术试验、科学研究和资源开发的基础设施的统称。由于月球基地很复杂，建造周期很长，所以其发展过程要经历初级月球基地、中级月球基地、高级月球基地、月球工厂、月球移民区五个阶段。
月球基地设想图。一个由直径16米的鼓胀结构构成的居住舱，可以适应12名航天员生活和工作。居住舱内有基地操作中心、生命科学和月球科学实验室、水耕果园、公共生活间、个人乘员区等。居住舱的左侧是进出用的气闸舱和除尘用洁净间。外面有一辆带增压舱的月球车，一艘航天器正在降落
月球基地工程一般由月球基础设施、地面基础设施和地月空间运输系统三部分组成。月球基础设施由月球基地本体系统、地面运输及作业系统、月球着陆与起飞系统、月球通信与导航系统组成；地面基础设施由月球基地指挥控制中心、航天员系统、地面科学应用系统、地面着陆场系统、地面测控与通信系统组成；地月空间运输系统由运载火箭系统、登月飞行器系统、其他空间运输系统组成。
链接： 月球基地可有多种形式，如固定式和移动式基地；地上、半地上和地下基地；临时、半永久和永久基地；矿藏建材、能源开发、科技研究、深空中转基地。它们各有特点，应根据需要进行综合考虑，包括安全性、经济性、宜居性和可扩展性。
建设月球基地是一项前所未有的庞大创新工程，需要花费巨大的人力、物力和财力。因此，在建造月球基地之前要做大量的准备工作。例如，发射月球探测器对月球进行全面探测，目的是选择合适的月球基地地址；研制充当开路先锋的月球机器人等，为建立月球基地开道铺路。
美国已发射的“月球勘测轨道器”示意图
要建造月球基地首先要全面而深入地了解月球。至今，虽然全球已发射了130多个月球探测器，掌握了不少月球的资料，但仅靠这些资料仍然不够。如月球的两极地区，特别是对月球的背面了解得不多。水是基地选址的重要条件，但根据目前的了解，只有在月球两极终年不见阳光的地方才存在丰富的水冰。所以今后还需要发射更多的探测器对月球，特别是对其两极地区进行探测。
另外，可将无人探测与载人探测紧密地结合起来。例如，先发射无人月球探测器，测量月面空间环境，采集月球土壤岩石成分的数据，绘制月球详细的资源分布图，并提供详细的月面地形地貌，为此后的机器人或月球车和载人登月舱着陆点选址提供依据。然后用先进的机器人或月球车对轨道器提供的最有希望的地点进行考察，为建立月面前哨站和月球基地做准备。一旦确定了立足点，就可进行载人登月探测，对无人月球科研站进行短期照料。
建设不同的月球基地，其选址的标准和要求也不同。例如，如果要建造月球资源基地，就应根据月球资源的分布情况来选址；如果拟建造科研基地，则最好选择在月球的背面建月球基地，因为那里没有地球无线电波的干扰，很适合进行天文观察，不过会带来与地球通信联系方面的困难，需要先发射月球中继卫星才行。因此需要权衡利弊、综合考虑。
为在月球上建立科研基地做准备
一般来说，月球基地选址应考虑：一是建在与地球进行通信方便的月球正面；二是建在月面比较平坦，有利于月球飞船安全着陆的地方，并要求太阳光呈一定角度照射到月面上；三是建在月面下有丰富的矿产资源的地方，以便开采和利用。
月球的特殊环境是进行科研的“风水宝地”，在月球建科学基地可进行以下三大类研究。
一是月球自身科学研究，即月球的科学。它是将月球作为一个地外天体进行科学研究，从而更好地认识地月系统的起源，提供行星际介质演化史的特有记录。该基地可以研究月球表面发展史，研究月球的火山活动、陨石撞击等月球地质学问题；研究月球内部、月球磁场、月球地震及月壤特性等月球物理学问题；研究月面和月壤化学特性、月球内部化学特性等月球化学问题。
二是月球观测平台研究，即来自月球的科学。它是利用月球特有的环境，将其作为一个观测宇宙和研究宇宙的理想平台。例如，在月球上建立天文台。月球没有大气层，重力只有地球的1/6，月震活动频率只有地震活动频率的亿分之一，月球背面没有人类活动造成的纷杂干扰环境，所以很适合建造理想的天文台。
三是月球科学平台研究，即基于月球的科学。它主要包括在特定月球条件下的基本研究与技术演示，特别是生命科学研究。包括低重力环境下的人体生理学、辐射防护等，为未来的载人登火星和其他载人深空探测提供技术支持。
月球基地设想图。这幅图画表现了由鼓胀结构构成的居住场所、太阳电池翼（平铺在月面）、辐射防护屏、连接隧道，6个轮子的月球车和其他设施
月球资源有月球环境和月表资源两种，前者包括太阳辐射、真空和低重力，后者包括水冰、氧、氦3、氢、金属、非金属、月壤等。利用月球基地，可开采月球土壤中丰富的铝、铁、硅，并直接生产成建材来建造房屋；也能采用3D打印技术就地取材建造月球村。月球两极有大量水冰，开发它既能满足人在月球上的需求，还可把它分解成氧和氢，成为载人飞船的燃料。
链接： 在月球上建造核电站除能供月球基地用外，还可通过中继卫星传送给地球上的人使用。在月球上也能建太阳能基地，因为月球表面几乎没有大气，而且月球上有足够的土地铺设大面积太阳电池翼。
月球基地的建设、开发的时间、规模、能力，与空间运输系统、基地设备、电源、生活设施和交通工具等有关。经过长期研究，一些国家的专家们已提出了多种月球基地建造方案，有些专家认为建造月球基地可分以下三个阶段实施。
第一阶段是准备阶段。其主要工作是为月球基地选址和完成月球基地建设的前期准备工作。此阶段由月球探测器和机器人来完成，发射月球探测器并将机器人送到月面上，负责月面的地质勘探和测绘，重点是在月球两极寻找水冰。
在月球基地中的航天员乘坐带有增压舱的月球车在月球上活动
第二阶段是初级基地建设阶段。首先将航天员和基地的建造设备送上月球，然后将设备组装起来。如果是建固定基地，航天员要将居住舱组装起来。在居住舱组装完成后，紧接着要将月面制氧车间组装起来，并为飞船返回地球提供燃料。
第三阶段是发展阶段，即从初级月球基地发展为中高级月球基地的阶段。此阶段基地成员将从6人扩大到12人，他们将在基地停留3个月到半年。在此阶段，基地的居住舱也将从2～3个发展为5～7个。此后，还可继续发展、扩大。
与其他载人航天器一样，月球基地必须包括两个最基本的重要设施，即可供航天员生活和工作的加压居住舱和生命保障系统。初级基地的居住舱可用移动式居住舱，也能直接使用登月飞船上的月球着陆器，后者设备简陋，前者可用于初级基地和中级月球基地。高级基地一般采用由金属结构或钢筋混凝土结构制成的固定式居住舱，为防止宇宙辐射的伤害，它们需埋在地下或建成半地下式。
用自动货运航天器运送的部件组装成的月球居住地。中间为生活舱，后面为后勤舱，前面是气闸舱，图中一位航天员刚从气闸舱出来。2辆增压月球车与生活舱对接，提供航天员生活和工作场所，旁边是一辆由太阳能提供电力的月球车
链接： 初级基地的生命保障系统是非再生式的。此后建造的基地的生命保障系统是再生式的，即其上的氧气、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。
除加压居住舱和生命保障系统外，供电系统、出舱活动系统和月球漫游车也是月球基地中必不可少的重要设施。