新一轮太空竞赛正在上演。与上世纪美苏争夺“第一面旗帜”不同，当前的焦点已转向美国与中国在月球表面的持久存在。各方竞争者均宣称，未来将在月球建立永久基地，实现人类在星空下的长期驻留。
月球基地并非全新概念，但 NASA 近期的规划显示出前所未有的雄心。根据披露的方案，月球表面将部署无人机、机器人着陆器、通信卫星及核电站；同时，植物生长舱和月震传感器将被安置于水冰资源附近，机械侦察员也将负责探索这些区域。
NASA 计划于 2028 年启动首次载人登月任务，初期重点在于探测与技术实验。NASA 月球基地项目经理 Carlos García-Galán 表示，长远目标是在 2030 年代中期建立一个具备长期居住功能的区域。
这一进程背后是强烈的民族主义竞争驱动。中国同样计划在月球建立基地。谁先抵达并确立存在，谁就拥有定义月球用途的话语权：是军事前哨、制造中心，还是科研保护区？
除地缘政治外，科学价值也是重要推手。月球保留了太阳系形成的原始岩石线索；其缺乏大气层的特性使其成为观测宇宙早期历史的理想场所。欧洲航天局总干事 Josef Aschbacher 指出，月球背面是“探索宇宙的绝佳地点”。此外，利用月球低重力环境发射火箭比从地球发射更节能，这使月球成为通往火星及更远深空的跳板。
然而，要将愿景转化为现实，仍需克服巨大挑战。月球基地必须为居民提供防护，抵御小行星撞击、宇宙辐射、尖锐的月尘以及极端温差。为了实现自给自足并降低对地球补给的政治依赖，基地需利用月球本地资源，并依靠自主机器人在无人值守时进行建造与维护。威尔士班戈大学核未来研究所联合主任 Simon Middleburgh 形容这一过程“几乎就像从零开始建立文明”。
García-Galán 设想，若能克服初期困难，到 2100 年，最初的月球基地可能演变为明亮的城市结构。“这曾是科幻小说中的场景，我们正努力将其变为现实。”他说。
月球环境极其恶劣。白天温度可超过 250°F（约 121°C），夜间则骤降至 –200°F（约 -129°C）以下。由于缺乏大气层保护，月表持续遭受致癌辐射和微陨石轰击。此外，火山尘埃具有粘性和腐蚀性，不仅损坏设备，吸入后还会损害肺部健康。
NASA 的目标选址位于月球南极，因为那里永久阴影区的陨石坑被认为藏有水冰。通过净化水冰，可以灌溉农作物、补充宇航员水分，并分解产生氧气和火箭推进剂。但这些陨石坑内部温度可能低于 -410°F（约 -245°C），是已知宇宙中最冷的地方之一；而在坑外表面，宇航员需在烈日下连续暴露 14 天。
佛罗里达航天研究所太空飞行工程研究员 Philip Metzger 指出，安全投入存在上限，“这意味着死亡风险必须是可接受的。问题在于，我们能否在不破产的情况下生存？”
温度是最容易解决的问题之一，多种材料可抵御极端波动，散热器也能保护电池。虽然宇航服能保障短期生存，但在长期暴风雨般的环境条件下，其耐久性尚不明确。
月球南极陨石坑的温度可能低于 -410°F，使其成为已知宇宙中最冷的地方之一。
在陨石坑外的表面上，宇航员将在炎热的阳光下暴露长达 14 天。
太空辐射对电子设备构成威胁，并可能诱发癌症。NASA 休斯顿约翰逊航天中心物理学家 Stuart George 解释称，主要威胁来自银河宇宙射线，它们由超新星和中子星合并产生，动能巨大，能轻易穿透薄金属屏蔽。更危险的是，重离子在屏蔽中碎裂会产生二次粒子，若屏蔽过薄，宇航员受到的辐射剂量反而会增加。
太阳活动也是一大隐患。若无地球磁场保护，月球居民可能遭遇太阳耀斑或日冕物质抛射（CME）。Metzger 提到，阿波罗计划期间已知晓，若在月面遭遇强烈太阳耀斑，机组人员可能在几天内因急性辐射病死亡。
应对策略主要是返回屏蔽更厚的栖息地。George 指出，CME 到达月球系统需要数小时至数天，而太阳耀斑仅需一小时即可抵达。目前科学家对太阳活动的预测能力仅相当于 20 世纪 50-60 年代的天气预报水平，难以提前预警。
对于高能银河宇宙射线，最有效的防护是将大量月球岩石置于宇航员与天空之间。科罗拉多矿业学院太空资源中心工程主任 Chris Dreyer 建议在地底建造栖息模块，或将居住区挖入天然熔岩管中。不过，NASA 目前尚未明确提及将月球基地建成地下结构的计划。
专家估计，宇航员在月球表面的单次停留时间最多为两年。但这并非唯一的风险。今年早些时候，Artemis II 任务的宇航员在绕月飞行时观察到月表出现异常闪光，那是小行星撞击产生的爆炸性尘埃云。
马里兰大学行星地震学家 Nicholas Schmerr 指出，这些小岩石在地球上会因大气摩擦燃烧殆尽，但在月球上则直接撞击表面。由于小尺寸岩石撞击频率更高，它们极易穿透宇航服或探测器发动机。
Schmerr 认为，最简单的防护手段依然是“掩埋”，即将居住建筑置于地下或熔岩管中。然而，面对直径 50 英尺（约 15 米）以上的大型小行星，即使掩埋也难以幸存。
尽管星球防御技术在过去几十年取得进步——如 NASA 的 DART 任务证明可通过撞击改变小行星轨道，且 ATLAS 四重奏望远镜和即将推出的 NEO Surveyor 红外望远镜旨在发现 90% 的可能摧毁城市的近地小行星（直径 460 英尺）——但这些措施对月球同样适用却仍有局限。
Dreyer 警告，50 英尺宽的小行星极难被提前数年甚至数月发现，往往在撞击前不久才被探测到。此时，试图在月球上部署类似塔楼的拦截发射站并不现实。菲利普·卢宾（Philip Lubin）指出，强行击碎小行星可能导致碎片散落，造成“一千次撞击”，后果可能比单一撞击更糟。
相比偶发的小行星撞击，无处不在的月尘是月球基地面临的更频繁威胁。月球岩石风化后形成带电、尖锐的尘埃颗粒。阿波罗宇航员曾吸入月尘，患上“月球花粉热”。这种尘埃严重磨损海轮、发动机、宇航服和栖息地设备。月球前哨公司 CEO 贾斯汀·特雷西克（Justin Tracyck）表示：“它会撕裂一切接触到的东西。”
NASA 已开发电动防尘器（EDS），通过在设备表面安装轻型电极，利用反向电流吹走带电尘埃。该技术在地球实验室测试良好，并于 2025 年在 NASA 资助的机器人任务中进行验证。其他防尘方案也在研发中，包括模仿皮毛的滚筒装置和使用电离气体中和电荷的爆破器。
然而，随着基地规模扩大，频繁起降的火箭船会将沙尘向四周喷射，淹没基础设施。Amy Fritz 说：“每次起飞和降落都是一场沙尘暴。”Metzger 计算得出，即便着陆点距离基地超过 3,000 英尺，仅需 10 到 20 次起降，就足以严重损坏外墙涂层和通信设备。“过不了多久，一切都会崩坏。”他说。
即便基地部分埋入地下以防范辐射和小行星，长期生活在六分之一重力环境下仍对人体有害。Dreyer 指出，肌肉损耗、心血管疾病、呼吸系统问题和免疫缺陷可能出现。
辐射也可能持续困扰居民。此外，微生物在太空环境中行为可能发生变异。NASA 生物和物理科学部门主任 Lisa Carnell 称，微重力实验显示某些微生物变得更具侵略性，易引发疾病，她称之为“看不见的船员”。
Carnell 主导了名为 AVATAR（虚拟宇航员组织模拟响应）的实验，使用指甲盖大小的器官芯片（包含心脏、肺等细胞）来监测太空环境对人体的影响。团队已向 Artemis II 发送了包含四名宇航员骨髓样本的芯片，以研究辐射和微重力对造血功能的影响。这些数据有望帮助医生制定预防性治疗方案。
Carnell 还计划推出“大脑类器官”实验，尽管听起来奇怪，但这有助于了解真正的大脑在月球生活数月前的反应。
鉴于人类脆弱且时间宝贵，月球基地的建设高度依赖机器人。García-Galán 强调，从建设初期就需要自主性。NASA 的新版月球地形车既可由宇航员驾驶，也可从地球或月面远程操控。模块化机械臂、拖车和货物搬运车的概念也处于规划阶段。
未来可能需要一支“机器人军队”执行挖掘任务。即使是太阳能电池板和电线，理论上也可由月球岩石制成。蓝色起源公司在 2023 年已用模拟月壤证明了这一可行性。
机器人运作需要大量能源。鉴于两周长的黑夜使太阳能不切实际，核电成为关键选项。一个汽车大小的微型核反应堆可为小型社区供电十年无需加油。虽未在月球实测，但业界普遍认为 NASA 和美国能源部有能力设计类似核潜艇的反应堆。2100 年的月球基地可能配备多个小型自主或远程操作核反应堆。
水资源可能是最大的后勤挑战。将水分解为氢氧燃料比从地球运输更经济，且能提供呼吸氧气。虽然月球南极存有固态冰，但其具体数量、形态及提取难度尚不清楚。
密歇根理工大学行星表面技术开发实验室首席研究员 Paul van Susante 称：“这是最大的障碍。”他的团队参与 NASA 的“破冰挑战”，测试各种挖掘机器人。有的使用电铲，有的剥离地层，有的利用起重机抵消重量。Van Susante 表示进展迅速：“我不会说问题已解决，但我们有了很多拼图碎片。”
提取出的水需经过净化。德克萨斯 A&M 空间植物学家 Jessica Atkin 指出，虽然地球上的净化技术成熟，但在太空中情况复杂。国际空间站的水循环系统曾因微生物污染而出名。
若能有效净化并循环水，基地人口将不再缺水。国际空间站已成功种植生菜、菠菜、西红柿和胡萝卜。Atkin 证实，在真菌肥料帮助下，萝卜可在受月尘影响的土壤中生长。虽然月尘会形成抗渗层，阻碍植物生长，但自动化照明和环境控制系统可缓解这一问题。研究表明，月球番茄可能有助于减轻辐射造成的细胞损伤。
除了食物，植物还具有心理疗愈作用。Carnell 提到，NASA 曾限制宇航员仅在指定生长室种植，但发现他们偷偷挪用剩余土壤。2026 年夏季对话后，NASA 允许宇航员自由种植小花园。一些宇航员表示感觉更好。对于居住在狭窄封闭空间的人类而言，园艺带来的心理益处至关重要。
建立安全、自给自足的月球基地是一项巨大的技术挑战。正如作家 Shannon Stirone 所言，火星或许是个地狱，但月球也是一个充满威胁的地方。
NASA 希望在 2030 年前在月球建立第一个核反应堆。中国与俄罗斯合作，计划在 2035 年左右建立自己的核电站。
从首个居住模块到覆盖数百平方英里的基地，需要数十年的实验迭代。马里兰大学的 Schmerr 认为：“这不是无法解决的问题。”
主要障碍在于政治意愿的持续性。NASA 正全力投入，希望在本世纪末建立月球小城。但香港大学月球地质学家 Yuqi Qian 质疑当前计划过于雄心勃勃，例如 2030 年安装核反应堆的时间表极具挑战性。Middleburgh 提醒，这类项目往往是预算削减时的首要牺牲品，且 NASA 的方向常随美国政府更迭而变化。
尽管如此，ESA 的 Aschbacher 认为，目前确实存在推动力。NASA 清晰地表达了目标和路径，令人印象深刻。
Dreyer 指出，即便政治意愿维持，月球基地要实现自给自足还需建立“月球经济”。这可能源于火箭燃料生产或有价值材料的开采。但 NASA 局长 Isaacman 对此持保留态度：“目前我不知道月球上有什么东西比在地球上制造更便宜、更容易带回地球。”他怀疑小行星采矿才是未来的财富来源。
如果月球基地的价值在于科学研究呢？Aschbacher 将其比作南极洲的前哨站。探险家在南极研究地球气候，月球则提供了无大气干扰的天文观测机会和原始岩石样本。此外，在月球开发的技术必将反哺地球，并为火星探索做生理和心理上的预演。García-Galán 总结道：“月球是火星所需技术的试验场。”
展望未来，2100 年的月球南极可能布满由地缘竞争对手运营的基地，也可能成为国际科学殿堂。Aschbacher 乐观地认为，即使各国在地球上难以沟通，在远离家园的太空中，相互依赖可能会促使合作。“我很确定他们会聚在一起，看看我们能一起做什么，解决什么问题。”他说。
