但是，要实现这些目标，需要大批原材料，如果从地球向宇宙空间运送，费用非常昂贵，终非长久之计。因此，寻找地球外的材料来源，例如从月球和小行星获取材料，以及降低它们的运输费用，就成为发展空间工业生产，建造航天站和太空居民点的关键。
远在阿波罗飞船登月的历次航行中，航天员曾从月球带回许多月球岩石样品和尘土。经过分析表明，它们主要由40%的氧，30%的硅和20%～30%的各种金属元素如铝、钛、锰、铁等组成。金属元素经加工后的基本构件可用于制造各大型航天站；硅是玻璃、陶瓷与半导体的基本材料，可用于制造光学和电子元件；氧则供给居民需要。因此，月球确实是地球之外的资源宝库与材料来源。月球的低重力环境又为便利运送月球材料到空间提供了保证。月球上的重力，仅仅是地球重力的六分之一。把材料运往空间所需的脱离速度很小，只有每秒2．31公里。再加上月球上无空气，不存在空气阻力，所以从月球射离物体比在地球射离容易许多。这就是科学家们提出开发月球，建立月球基地的主要需求背景。
人类要开发月球并从它获取丰富的资源，还得先建造月球基地；作为先导，很可能不是直接建造为开发资源的月球基地，而是建造月球宇航基地，用以向宇宙空间射离物体以及为人类飞往火星作准备。建设这些基地的材料何处来？如果是从地球运来，其代价是非常高的。
科学家提出，在月球上建造一个宇航循环基地需1000吨水泥，330吨水和3600吨钢筋，若将这些材料从地面运往月球，每吨需耗资5000万美元，显然太昂贵了。材料学家对月球岩样进行分析和试验后认为，只要把氢带上月球就可把月球上的岩石变为最理想的建筑材料。月球表面钛铁含量极为丰富，这些矿物被加热800℃后与氢结合会产生铁、钛、氧气和蒸汽。在此过程中产生人类生存所必需的水和氧气。月球岩石可精炼成轻型和坚固的水泥，剩下的铁矿可用来冶炼钢筋。这种月球岩石同其他小行星的组成物质相似，已经在茫茫宇宙中存在了许多亿年，不但能抵挡太阳射线对其粒子的辐射，还能经受极大的温差考验。材料科学家利用航天员带回地面的月球岩石样品制成了一块目前世界上无法同它相比的最强硬、最坚固、最富弹性的混凝土。这种混凝土是惟一能在气候异常的月球屹立的建筑材料。在月球上生产每千克这种品质的混凝土只需氢3克，而且只要具有总重量约200吨的机械钻探设备就可投入月球物质的挖掘。化学科学家设计了许多从月球岩土中提取纯净元素的方案，包括利用太阳能加热月球物质的物质分离法以及利用氢氟酸之类的试剂从氧化物中取得氧、硅和金属的化学分离法，每个加工厂设计成能循环使用试剂和废料的齐全生产单位。一个只有1吨重的小小的试验性化工厂，每年可将十几吨月球物质加工成氧、金属和玻璃。因此，科学家认为，建设月球基地的基本材料不必从地球运去，可以就地取材。待月球基地建成后，可以大规模开发月球，建造月球工厂，并把大批材料通过宇航基地射离月球，输往地球轨道和太阳系空间，用以建造各种大规模航天站，并为太空工业提供原料，为太空居民城镇建设供应建材。
月球上的尘土确实非常有用，用它还可烧制房屋的砖、瓦和管道；利用尘土覆盖航天员居住点和月球实验室，可使他们免受宇宙射线、太阳耀斑的侵害，近2米厚的月球尘土可使航天员获得与地球相同的对宇宙射线的防护机制。开发月球，建设月球基地不仅是可能的，而且是人类在地球外开拓疆域必然要做的一项工作。
开发月球还能使它成为人类未来从事科学研究的前哨阵地。在那里，科学家不仅能够直接研究月球的种种特性及其演化过程，而且也可能是惟一揭开地球早期历史奥秘的地方。例如，研究它的矿物构造过程，可以和地球比较。利用月球无空气、低重力、自转速度慢和环境幽静的特点，有可能在物理学、化学、生物学和其他科学方面进行惟一性实验；在月球上进行天文学与天体物理的研究比在地球上更具优越性。对人类社会来说，开发月球会使它显得日益重要起来。
发展月球基地的关键月球基地能否迅速地发展取决于是不是有可能将开采的材料大量射离月面。这里需要一种称为物质驱动器的月球物质高效率发射装置。物质驱动器在不到160米长的轨道上将有效载荷加速到可摆脱月球引力的速度，即每秒2．31公里，连续不断将有效载荷射高月面，然后使脱离轨道的载荷朝着一定的方向准确地飞往空间某一位置，也就是月面上空60820公里，称为地月体系中的拉格朗日平衡点的地方。在那里再由一直径约9米的圆柱形接收器将其截获。停留平衡点的物质接收器可以耗能最少地进行工作。被截获的月球物质然后被缓缓送入地球轨道的各用户。普林斯顿实验室曾做了这种物质驱动器的模型，利用它，运载工具被加速到1100个重力加速度，是航飞机能达到的最高加速度的100倍。除了轨道长度和运载工具的质量外，模型和实物同样大小。导轨仅用一段，只有半米之长，是由20个驱动器圈组成的。启动后，运载工具从静止状态开始运行，以400公里/小时的速度飞出半米长的导轨。
已有设想要用一种类似汽车装配中的机器人那样的自动复制机，经过两年左右时间生产100多台月球物质驱动器，每年能把10万多吨的材料运输到空间工厂和各大型航天站。这样，在未来太空，将会出现一个全新的产业，人类将逐渐摆脱地球的羁绊。
建立月球基地还要求研制一种能将人员和物资送往近地轨道以外太空去的轨道间运输飞船，它将在近地轨道和地球同步轨道间往返运送有效载荷，并将有效载荷运送到通向月球、小行星和行星的特定轨道上。1986年3月至7月期间，前苏联的联盟T－15号飞船曾在和平号和礼炮7号两座航天站之间进行过往返穿梭飞行，进行人员和仪器设备的运输。但是，这仅是低轨道之间的空间运输。美国的航天飞机所能到达的高度也只限于近地轨道。所以，建造轨道间的运输飞船是将人员和货物送往空间站以外的先决条件。
人类建立月球基地的计划虽然月球物质驱动器和空间轨道间运输飞船两项关键技术还在努力解决之中，科学家们却已经在拟定月球基地的发展计划了。
早在1979年，为了对各国在月球和其他天体上的活动进行组织和管理，12月18日联合国通过了月球条约。
1987年10月在国际宇航科学院的会议上，来自50多个国家的近1000名科学家和工程师联名提议建造国际月球基地。提议中的建造计划大致分四个阶段。
第一阶段的目标：在2001年前建造一个载人月球轨道航天站。到目前为止，人类已经先后建立过若干地球轨道上的航天站，例如和平号航天站。
第二阶段目标：在2010年前在月球建立研究实验室，其中在2003年～2005年期间，由6名航天员首批登月，组成基地站；从2006年～2011年，基地人员增至30人，建成研究实验室。
第三阶段目标：发展主要生产设备，并且每年向地球同步轨道和其他地方输出10万吨产品而继续扩大有关设施。这可能要相当一段历史时期。
第四阶段目标：到21世纪末建成具有高度生产能力的月球基地。
此外，科学家的联名提议，还要求建立相应的国际月球基地开发机构。
它的主要作用应包括诸如召开规划会议，讨论建造月球基地的政策和法律等等有关问题。当这样的国际月球基地开始建造并变成现实时，可能会出现一些全新的问题。例如国家的意义，国家的边界和人类的相互关系，有可能需要重新探索和认识，或者说，至少会赋以新的含义和内容。
科学家们建议的国际月球基地，其最终目标是拥有高度生产能力，显然是一座月球城镇，离我们还相当远。而第二阶段目标已经就在眼前，规模不会很大，科学家们也研究得比较具体。他们认为，早期的月球基地应包括一个检测月球物质、监测基地成员健康状况和生活食品的试验舱，一个生活舱，一个不加压的储藏舱，一个加工月球物质的小小化工厂，一个带观测室和气闸门的连接舱以便出入月球表面，两辆月球运输车。这种基地的成员可包括：指令长、机械师、机械技师、医生、地质学家、化学家和生物学家。基地成员，每两个月轮换一次。每次通过在低月球轨道上会合的轨道间运输飞船和月球游览车交换3～4个基地工作人员。
在这之后，人类将可利用小小化工厂生产的产品和建筑材料，在月球上建造固定的、坚固的宇航基地，为今后把开发出来的月球物质送往空间各用户和为人类飞往火星做出发地。
建造太空居民城镇的构想伴随着空间工厂的生产，太阳能电站的建造，月球和小行星的开发以及其他形形色色的大规模空间活动的发展，必然有越来越多的人到宇宙空间去工作、生活。因此，需要建造一种适于人类在宇宙居住的场所，即太空中居民的定居区或城镇。
为了使未来的太空居民能够像地球上那样长期工作和生活，太空城镇一方面应具有防护外部宇宙射线以及微流星袭击的设施；另一方面与要创造类似于地球上的重力、大气、日照与昼夜变化等环境，必须有充足的水、食物和能源，必须设置住宅、街道、公园、学校、农场等区域，用以保证居民的生活需要。
经过多年的设想和构思、讨论，科学家们提出了五花八门，各具一格的空间城镇建设方案。美国科学家格拉尔得·凯·奥耐尔（Gerard·k·Q’neill）提出的，在今后一些年代内营建巨型太空殖民地方案，具有代表性。听起来，既有科学幻想的成分，更具有现实性的味道。太空居民点的建设是绝对必要和可能的，然而，是否就是这位科学家设想的这种样子，今后太空实践会给出正确回答。
他提出的这个太空殖民地将是一个巨大的圆柱形地球轨道站，其长度为3～30公里，直径达1～6公里。设想，这样一个空间结构能够容纳20万～2000万人。这个圆柱体不断旋转着并且在外壳内壁产生人造重力。在圆柱体内不仅有供人居住和办公的房子，而且还有山丘、森林、湖泊及河流。美国科学家相信，这种计划方案是可行的。前苏联的科学家对这个巨大的空间殖民地构造方案发表评论说，他们没有询问美国科学家的计算技术，但是相信美国人的技术和力量，相信这种计划是可行的，可以看作是太空居民城镇的一种可能的解决方案。
不论太空城镇将会按何种方案、布局建造，一定会伴随太空工业的兴起同时建设；开始规模也许较小，随着空间工业规模不断扩大，居民区也同时会发展。
由于外层空间存在大量的资源，随着月球和小行星的开发，空间会出现大批工业产业，人类依赖地球资源的程度下降，建设大规模太空城镇将不是现在人们想象的那么玄乎。
航天中的机器人什么是机器人如果你走进一个有机器人的卡车工厂，希望能看见像电视里“变形金钢”
那样神采奕奕的机器人在装配零件，你一定会大失所望。因为现代工业机器人更像普通的机器而远不像人。那我们为什么叫它“机器人”，而不称之为“自动工作机”呢？因为机器人是一种特殊的自动机器，它不仅能做设定的工作，而且可以重新调整和编程以完成很多高危环境下的工作。这种可编程性和多功能适应性正好说明为什么所有的机器人都可视为自动化机器，而并非所有的自动化机器都是机器人了。
被国际上普遍接受的工业机器人的定义只有一个，是由美国机器人工业协会的一批工业科学家于1979年提出的。他们把工业机器人定义为：“一种可改编程序的多功能操作机构，用以按照预先编制的能完成多种作业的动作程序运送材料、零件、工具或专用设备。”让我们来仔细研究这个定义，并理解其确切含义。
第一个关键词组是“可编程序”。其含义为：机器人是这样一种机器，其程序不仅可以编制一次，且可视需要编制任意次。我们日常所用的很多电子装置都带有可编程的计算机芯片。例如，在电子数字闹钟的芯片内部编一个程序，指令它演奏一曲“友谊地久天长”作为闹铃声，然而这些程序不能随意改变，也不允许主人自己输入新的程序。即使你对“友谊地久天长”已经厌烦，也不能在钟内存储另一首自己喜爱的歌曲，因为其程序是固定在内部的。而机器人的程序是可以置入的，即根据使用者的意愿，对之可以改变、增加或删除。一个机器人可具有按任意顺序做不同事情的多种程序。
当然，为了可以重新编程，一个机器人必须具有一个可输入新的指令和信息的计算机。计算机可以是“随身”的，即计算机的控制板就装在机器人身上；或是“体外”的，即控制机器人的计算机在保证与机器人互通信息的情况下，可置于机器人体外的任何位置。
定义中的第二个关键词是“多功能”。其含义为：机器人是多用途的，即可完成多种工作，如用于激光切割的机器人，对其终端工具稍加改变，即可用于焊接、喷漆或装置操作等工作。