公元3000年，人类已经耗尽了地球上所有的自然资源，成为一个太空种族，并在月球上建立了殖民地。巨大的密封穹顶横跨在月球表面，里面是居住着数十万人的城市。这颗冰冷、灰暗的地球卫星不知何故成了人类的新家。

在1995年的月球殖民地的概念图中，月球采矿设施正在澄海（Mare Serenitatis）盆地的火山土壤中开采氧气。这是一片广阔的熔岩平原，资源丰富

当然，这些纯粹是科学幻想。但是，如果没有一个人类的外星殖民地，任何对未来的设想都是不完整的。月球是距离地球最近的天体，因此最容易被想象成我们未来的家园。但是，这一愿景与现实相符吗?月球有一天会成为热门的居住地吗?如果是的话，条件恶劣的月球环境能实际支持多少人的生活?

回答这个问题的一个简单方法是考虑月球的面积。月球的表面积约占地球陆地总面积的15.9%（不包括地球被海洋覆盖的面积）。从理论上讲，如果我们以地球上人口最多的城市的密度来填充这片区域，那月球表面可以容纳数万亿人口。

但是，月球表面能容纳多少人，与月球表面能支持多少人生存是截然不同的问题。在这方面，月球绝对可以算是地球的“穷亲戚”。

“这是一个相当贫瘠的地方，”美国亚利桑那州行星科学研究所高级科学家达尔比说，“每个物种都在寻求扩大自己的生态位。但是这一新的‘生态位’，也就是月球，对人类来说非常不适宜居住。”

月球是距离地球最近的天体，因此最容易被想象成我们未来的家园

与地球不同，雨水不会自由地降落在月球表面。更至关重要的是，月球也缺乏提供可呼吸空气的大气层。这颗地球的天然卫星也没有现成的生态系统，可以方便地支持农业开发。此外，月球还特别容易受到太阳风暴的影响。太阳表面的爆发会发出电磁辐射，而没有磁场的保护，月球无法使这些辐射偏转。月球表面还具有巨大的温差，黑夜与白天交替的时间也非常长。

所有这些都使在月球生活看起来极难实现。然而，令人惊讶的是，事实并非如此。理论上，在月球上寻求人类生存的基本要素，包括空气、水、食物和住所等，并不像你想象的那么遥不可及。

以空气为例。要养活月球上最初的几百人，我们首先必须把空气输送到月球表面，这可以通过将空气泵入密封结构中来实现。欧洲空间局月球项目经理马库斯·兰德格拉夫（Markus Landgraf）表示，这看起来似乎不可持续，但在短期内，这种方法实际上是相当划算的。“一开始人们不需要太多的空气，在很长一段时间内，我们不需要在月球上制造空气。我们可以把空气从地球带过来，”他说，“运输成本仍在可控范围内。”

然而，如果人口增长到数万，我们就需要在月球上合成氧气，这将是一个成本高昂的过程。但兰德格拉夫表示，未来几十年太空探索的发展可能会使这一过程更加经济。他认为，这主要是因为推进宇宙飞船需要氧气，如果需求增加的话，“在月球上建造氧气发生器供火箭推进剂使用，而不是为人们提供饮用水和空气，在经济上更有意义”。这将降低氧气的生产成本，使月球居民更容易获得可呼吸空气。

水，到处是水

那么，人类生活所必需的水呢?直到几十年前，研究人员还认为月球是完全干燥的。但后来的研究发现，月球表面分布着数量惊人的水。

“我们认为水是月球形成时留下来的。我们还知道，彗星基本上就像一个脏雪球，会周期性地撞击月球表面，”达尔比说，“有许多证据表明，彗星撞击月球表面形成的环形山中仍然存在水冰。”她还表示，水的另一个来源是咆哮着穿越太空的太阳风。这些携带质子的粒子在月球上与电子碰撞，形成了氢。

所有这些加起来就形成了相当数量的月球水，也许足够养活相当数量的人口。我们已经在国际空间站上开发了水回收系统，可以将宇航员的淋浴水、尿液和汗水处理为饮用水。该系统甚至可以回收他们呼吸出来的水分。在月球上，循环回收技术可以为居民创造一个闭环水源。

然而，即使回收利用，这些水的储量也不是无限的。一遍又一遍地循环用水确实会带来一些损失，所以需要不时地补充储备。此外，戴尔指出，通过粉碎月球岩石，以及从深坑中挖出冰来提取月球的水，将需要大量昂贵的能源。

“我个人的感觉是，月球的殖民化是否成功，将取决于我们能否把氢带到那里，”戴尔说道。然而，运输氢的成本也很高：每千克大约22万美元。

如果不知道现在的月球表面有多少水，就很难估计月球基地能养活多少人。但我们至少知道，为月球提供一个相对可持续的水源是可能的。兰德格拉夫估计，月球开拓者至少在最初的5到10年里都不需要开采月球的水资源;因为第一批定居月球的可能只有十几人，将他们所需的水运输到月球上并循环利用的成本不会太高。

兰德格拉夫表示，对于月球农业，我们可以用“几乎像生态系统一样的封闭圆顶”来模拟地球的环境条件。经过长时间的日照和循环用水的培育，月球农作物有可能扩大规模，养活数千人。已经有大量的研究表明，在太空种植农作物是可行的。

带我飞向月球

关于人类如何实现这一切，仍有许多未知数。从理论上讲，月球的自然资源可以支持成千上万甚至数百万人的生活。那么，为什么直到现在还没有人居住在月球上，注视着地球呢?

兰德格拉夫表示，殖民月球的最大障碍并不一定是自然资源的限制，而是用航天器把人送到月球的巨大成本。更经济地实现这一目标将需要更大胆的技术飞跃，比如太空电梯的发明。如果我们拥有这些技术，“就意味着有成千上万的人可以在月球上生活，”兰德格拉夫说，“所以，水并不是限制因素，是运输限制了我们。”

然而，我们还是需要迅速回到现实：目前，殖民月球还不是我们现实的目标。当然，我们可以把月球看作是地球末日时的诺亚方舟，但目前，各国的航天机构并未把月球视为远离灾难的前哨站，而只是一个研究中心，一个潜在的基地，从那里可以探索太阳系的其他部分。

或许我们可以在南极洲寻找人类如何定居月球的线索。南极洲可能是地球上最像月球的地方，这里居住的人口数量随季节变动，大约有1千到4千名研究人员。他们在寒冷干燥的环境中生活，完成他们的工作。目前的研究也推动了对人类定居月球的规划，关于未来几十年内会有多少人移居月球，更现实的想法是：一次几千人，而不是数百万或数十亿人。

戴尔表示，随着时间的推移，即使是研究南极的人群也可能逐渐减少，被更廉价、更高效的机器人所取代。她说：“随着科技的进步，几乎没有真的需要派人去做科学研究。”

这并不意味着我们的月球殖民梦已经结束。一个重要的因素是，人类有着不可抑制的探索动力。这可能会推动未来的几代人殖民月球，或将其作为其他太空探险的中转站。“人类是少数几个不断在探索的物种之一，即使没有必要，”兰德格拉夫说，“（我们）在这一策略上非常成功。我们会改变这一点吗?我不这么认为。”