科學家指出，要開發月球必須對月球進行全面的探測，了解月球的資源，並逐步對資源進行開發。月球的礦產資源極為豐富，地球上最常見的17種元素，在月球上比比皆是。以鐵為例，僅月面表層5厘米厚的沙土就含有上億噸鐵，而整個月球表面平均有10米厚的沙土。月球表層的鐵不僅異常豐富，而且便於開采和冶煉。據悉，月球上的鐵主要是氧化鐵，只要把氧和鐵分開就行；此外，科學家已研究出利用月球土壤和巖石制造水泥和玻璃的辦法。在月球表層，鋁的含量也十分豐富。
月球土壤中還含有豐富的氦3，利用氘和氦3進行的氦聚變可作為核電站的能源，這種聚變不產生中子，安全無汙染，是容易控制的核聚變，不僅可用於地面核電站，而且特別適合宇宙航行。據悉，月球土壤中氦3的含量估計為715000噸。從月球土壤中每提取壹噸氦3，可得到6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。從目前的分析看，由於月球的氦3蘊藏量大，對於未來能源比較緊缺的地球來說，無疑是雪中送炭。許多航天大國已將獲取氦3作為開發月球的重要目標之壹。
1998年3月5日，美國航天局向全球發布了壹條特大新聞：“月球勘探者”號探測器發
現月球兩極存在大量液態水，其儲量約為0．1億噸-3億噸，它們分布在月球北極近5萬平
方公裏和南極近2萬平方公裏的範圍內。如果月球隕石坑底部土壤水層非常深厚，那麽月
球上的水資源儲量最終有可能達到13億噸。
月球上的水資源首次被證實，這壹振奮人心的消息使科學家欣喜若狂，在全世界亦產
生強烈反響，因為這壹發現對於人類在下個世紀建立永久性月球基地具有裏程碑式的重大
意義。
科學家們認為，月球上存在的水資源可能是人類在太陽系中擁有的最寶貴的“不動產”。
即使月球水的儲量只有3300萬噸，也足以保證2000人在月球上生活100多年，而且從月球
的土壤中提取水是壹個“簡單”的過程，將混有冰的泥土收集起來加熱，使冰融化後便可
得到水。據估計，現在找到的這些冰水可以填滿壹個深11米，面積10平方公裏的湖泊。月
球水是生命之源，它不僅能供給宇航員飲用和生活之用，使他們在月球上的持續停留時間
更長，還可以在太空栽培農作物或餵養動物；水又是壹種動力源，可以分解為氫和氧，為
行星探測飛船提供燃料，大大延長飛船的使用壽命，有了水，科學家可以方便地開發月球
上的各種自然資源，還可以把月球當作探測宇宙空間的前哨基地；水對於研究月球的成因
和性質也有相當重要的意義。
當然，開發月球上的水資源並非易事，因為月球上的冰塊並非集中在某壹個冰凍層，
大量的冰同巖石，塵土混雜在壹起，估計其含量僅占0．3%—1%。此外，由於月球隕石坑
壹直不見天日，坑內混度太代，需要能在月球兩極-230℃起低溫下工作的機器，但制造這
樣的機器極為困難。
盡管如此，既然月球有水，那麽人類重返月球，建立月球基地，開發月球資源的日子
將成為21世紀科技的目標。此外，月球水資源的開發和利用也將使太空旅遊由理想變成現
實。
人類在月面上進行科學探測與研究活動，開發利用月球資源，建立永久性月球基地是十分必要的。至於月球基地建設和月面活動方案，已有很多建議，由於目的不同及建議者不同，因而各種提案有著很大的差別。但只要我們從總體的構思上對這些提案進行剖析，都離不開下列幾個發展階段。
①基地建設準備階段：對地形及資源的調查；
②建設前哨基地：在月面臨時居住，向下壹階段過渡的準備作業；
③建立月球生產基地：月面上長住，生產活動開始；
④發展中的月球基地：生產活動進入正常化階段；
⑤成熟的月球基地（即永久性月球基地）：建立各種產業，經濟獨立化。
月球前哨基地的建設，意味著人類已跨入月球基地建設的第二階段。應該說，這時的人類開發月球活動，還僅僅是壹個開端。年輕的科學家們將奔赴月球前哨基地，到第壹線去參加實際考察，希望能夠掌握更多的第壹手資料，為開發月球、建設月球獻出美好的青春。年富力強的實業家們，被月球上豐富的資源所吸引，他們將開辟新的戰場，到月球上去開礦、建廠、創業，加快月球資源利用的步伐，在月球上大展宏圖。
這裏必須強調的是，當大批人馬進入月球基地，轉入月球生產基地建設階段時，需要解決的問題比前哨基地建設復雜得多、困難得多。這是因為人員增多，需要就地建設住宅，再依靠著陸器上航天員住宅遠遠不能滿足要求。而月面是真空的，表面溫度從-170℃至+130℃之間發生變化，溫差極大。此外，還需經受宇宙射線和微小隕石騷擾等危險環境的考驗。為了使航天員能長期生活在這樣嚴峻的自然環境中，基地的各種建築物的結構必需具有高度的氣密性、絕熱性、抗輻射性等。科學家們為此已勾畫出月球生產基地的基本輪廓，提出了月球上工農業生產、科研的布局，供給設計師們作為建築設計的依據。
根據月巖樣品及大量有關資料的研究與分析，確定了月球優先生產的產品原則，主要是充分利用月球資源，為擴建月球基地而生產所必須的原材料，重點放在制氧、金屬冶煉、建築材料的制備等。為了實現這壹目的，人們已對月球上的加工廠的生產工藝流程及制備方法進行了多方面的詳細研究。
科學家很早就開展月球表土提取氧的方法研究，他們利用阿波羅飛船取回的月球沙土進行實驗，在1000℃的高溫下，將月沙中的鈦鐵礦和氫接觸生成水，再將水通過電解提取氧。研究表明，提取1噸氧，約需70噸的月球表土。考慮到在月球上生產的特殊情況，建議在月球基地建設的同時，應考慮配備壹套小型的化學處理設備，利用太陽能作動力，每天大約可制備出100千克的液氧。具體工藝流程是，利用月球巖石在高溫下與甲烷發生反應，生成壹氧化碳和氫。在溫度較低的第二個反應器中，壹氧化碳再與更多的氫發生反應，還原成甲烷和水。然後使水冷凝，再電解成氫和氧，把氧儲存起來供使用，而氫則送入系統中再循環使用。據預測，月球制氧設備，最初是為給月面上航天員提供氧氣之用，但他們需要的氧氣並不多，壹個12人規模的基地，每月也只需要350千克氧氣。而壹套制氧設備連續工作後，可生產出相當數量的氧氣，因此，在月球基地建設時，應同時建造壹個永久性的液氧庫，以便供給航天器作為低溫推進劑燃料使用。
十分有意義的是，在制氧過程中經過化學處理後得到的“礦渣”，卻成了上等的副產品。這是因為它含有豐富的遊離態矽和可供冶煉的金屬氧化物，只要采用適當的工業方法便可繼續冶煉，煉制出工業上極有使用價值的金屬鈦。科學家們提出的制鈦工藝流程是，將“礦渣”通過機械粉碎、磁選，提取出鐵鈦氧化物，在1273℃高溫下加氫處理，生成氧化鈦，再以硫酸置換出其中的鐵，接著和碳混合，在700℃的溫度下通入氯氣，經過化學反應後生成四氯化鈦，然後在2000℃高溫下加熱，投入鎂以便脫出氯，最終得到熔融態的鈦。
鋁的精制方法更為新穎，月面上的鋁是由稱之為斜長石的復雜結構所組成，倘若用常規精煉方法制鋁，在月面上很難獲得成功。科學家們經過反復試驗與研究，提出了壹套煉鋁的新的工藝。具體做法是，將月巖粉碎，在1700℃下加熱熔化，然後在水中冷卻至100℃制成多質的球，再經粉碎，在其中加入100℃的硫酸，即可浸出鋁。用離心分離法和過濾法除去矽化物後，再將它在900℃的溫度下進行熱解反應，得到氧化鋁和硫酸鈉的混合物。隨後洗去硫酸鈉並進行幹燥，再與碳混合加熱的同時，加入氯氣與之進行反應，生成了氯化鋁，經電解，獲得最終產品——純鋁。
建築業離不開玻璃，因此在月面上生產玻璃顯得尤為重要。通常的玻璃是由71～73％的氧化矽，12～14％的碳酸鈉，12～14％的氧化鈣組成。月球土壤中含有40～50％的氧化矽，在月面上制造玻璃是以矽玻璃為主。其精制方法較為簡單，即在月球土壤中根據需要加入各種微量添加物，用硫酸溶解出壹些無用的成分之後，在1500～1700℃下熔化，然後經壓延冷卻，即可制成月球玻璃。
隨著月球資源開發取得相當驚人的成果，試生產階段已告壹段落，小型試生產的產品已遠遠不能滿足需求，需要進壹步擴大再生產，使月球生產活動逐步走向批量化生產。與此同時，由於進入月球參加開發的人員增多，所建月球基地已顯得擁擠不堪，需要完成改建、擴建基地工程，這無疑需要大量的建築材料，尤以對混凝土的用量為最大。值得慶幸的是，制造混凝土所需的沙土、石子、水泥，都可以就地取材。混凝土結構具有成本低、易於成型、抗輻照等優點，是建設月球基地最有希望的建築材料。新型月球基地，可根據設計采用混凝土預制的艙體來建造。當然，被采用的月球混凝土構件的形式是很多的，這裏介紹壹種通用艙段為六棱柱形的，先用混凝土制成框架和壁板，然後裝配成形。這種形式的艙體的最大優點是非常靈活，由於它是六角形體，通過各個面既可向平行方向輻射擴展，亦可向垂直方向（向上）擴展，墻壁、天花板、地板，隨時都可拆卸，也可根據需要再組合拼接，擴建基地，調整空間。最後將套在它裏面的圓筒式的增壓艙體連接起來，便構成了壹個組裝式的月球基地。
人們到月球上建設基地，除了開發資源發展生產外，最終目標還是想把月球擴建成移民區，讓更多的人到月球上觀光、遊覽，或者帶著全家老小移居到月球上，做壹名月球人。這樣壹來，其建設規模更加龐大，需要的建築材料更多，並要求尋找壹種更為簡便的施工方法。壹些科學家提出，在南極洲應用的壹種稱為“挖掘—裝填”的建造技術，也完全適用於月球。推土機將在月球表面的松軟巖層或“浮土”中挖出壹條壕溝，再把壹節節的圓筒式增壓艙裝入溝中，連接緊固後，在它上面覆蓋很厚的壹層月球巖土，即可耐熱、絕熱、保溫，又可防止輻照。科學家們已設計出壹個月面研究實驗基地，主要任務是進行月面上的天文觀測、地貌地質調查、礦產資源勘查等。其設計規模可容納60名航天員，能提供居住6個月以上的能源及生活必需品。
月面研究實驗基地，以球形艙和圓筒形艙構成環狀體，分為工作區和生活區兩大部分。工作區由研究實驗艙、工業生產艙、農作物種植艙、生態環境生命保障艙、管理艙、能源艙、物資供給艙、航天港等組成。其中農作物種植艙除生產農作物外，還飼養雞、羊、兔、魚等動物，培植藻類、蕨類植物，以及水果蔬菜等。生態環境生命保障艙內配備有氣體凈化處理、水處理、排泄物處理設施。而能源艙主要是太陽能發電設備，在艙外平地上安放了大面積的太陽能電池陣。航天港離研究實驗基地稍遠壹些，它是用來接待和發射月球飛船的場所。進入生活區，則是另壹番天地，這裏環境優美，人生活在裏面感到安逸、快樂，能洗去壹天的工作疲勞。生活區內有公***場所、住宅以及生活配套設施。公***場所供航天員之間交流情感、談天說地、互換信息、餐飲、聚會、娛樂等，航天員在柔美的樂曲聲中翩翩起舞，或在影像畫面中開懷暢飲，得到足夠的休息。天花板和墻整體漆成白色，使人感到明快、舒適。個人住宅，為航天員個人睡眠、看書報和娛樂的空間，以藍色和綠色這些冷色為基調，使內部裝飾得較為柔和，照明布置使空間富有立體感，生活在這樣的環境裏，感到很幽靜，容易入睡。生活配套設施有健身房、醫療保健所等。
究竟要建成什麽樣的月球基地，這是眾多人關心的問題。壹些能源科學家建議，月球上蘊藏著大量的矽、鐵、鋁、鈦、鈣、氧等元素，而這些元素地球上的已足夠供人類使用，開采它們還算不上當務之急。只有氦在地球上是絕無僅有的，尤其是氦-3，它是地球上沒有的能源，儲量相當豐富，是未來核聚變反應堆的理想燃料，因此，應優先開發建立月球能源基地。另壹些能源專家則指出，還應重點建設月球太陽能發電基地。其實二者並不矛盾，這足以說明解決地球未來能源短缺問題已迫在眉睫。
由於月球和地球有著類似的地質特征，都蘊藏著豐富的核資源和建設核電站所需的原材料，因此，很適合在月球上建造核電站。在地球進行核發電時要使用渦輪和水，而在月球上，通過采用熱離子和溫差發電機等高效復合能量轉換系統，便可直接將核能轉變為電能。設想中的月球核能源基地，將包括核燃料供應廠、核發電設施和輸電設施。月球上的電力，通過高傳輸效率的短波長激光束，也就是紫外線區的激光，輸送到靜止軌道上的能量中繼衛星，在中繼衛星上，電能被轉換成在空氣中具有高傳輸效率波長的激光，然後再傳送到位於地球上的接收站。由接收站再將能量分配到各個區去供用戶使用。
月球核能源基地，通常建造在月球的兩極地區，因為極地是向地球進行能源傳輸的最佳場地。月球核能源基地壹旦建成，轉入穩定運行後，將全部由機器人操作控制、維護與修理，絕對不會對人類造成汙染威脅。為了建立月球核能源基地，有許多工程技術問題，有待人們盡快研究解決，例如超高效能量轉換系統、空間用核反應堆、空間機器人、大功率輸出的高效激光生成設備、接收設備、激光傳輸的安全技術等。
正如前面所述，月球上氦-3不僅儲量多，而且是壹種潔凈的核能源，這對於凈化地球環境十分有利，對人類來說頗具吸引力。如果將它從月球上開采出來運至地球，供人類享用，無疑使人類獲益匪淺。據預測，從月球的礦石中提取的氦-3，足以滿足整個地球400年能源的需要。經測算，建設壹個500兆瓦的氘-氦-3核聚變電站，每年約需50千克的氦-3，也就是說，每年只要在月面上挖壹個面積1.5平方千米，深3米的坑。而且它不含放射性物質並能產生更多的能量，用氦-3為原料，核反應堆成本將降低壹半。僅開發氦-3月球資源這壹點，人們就足以理解重返月球的深遠社會與經濟意義了。
總之，月球基地將成為人類生存延伸到地球以外星球的開端，是人類空間的第壹移民區，並且也是人類向太陽系其它行星進軍的中轉站。月球基地的建設是壹場新的技術革命，必將對世界的文化、經濟、社會、科技等各個領域產生重大和深遠的影響。