本周，当研究人员声称他们发现了月球表面存在水冰的确凿证据时，开采月球的狂热者们尤其高兴。那里有比我们想象的还要多的水冰，而且我们知道它们确切的藏身之处。这可能使未来开采这些水变得更加容易。
早在这一发现之前，研究人员就已经迫不及待地想要采集任何可能潜藏在月球表面的水资源。对于未来在月球上执行的长期任务来说，这是一种非常宝贵的资源，因为水是生命在地球上运转所必需的。它可以在月球栖息地内回收，也可以用于饮用水或洗澡。它还可以用来帮助月球上的植物生长，而这些植物是未来月球居民需要的营养。
但是，对月球水最大、最直接的应用可能是制造火箭推进剂。水的主要成分——氢和氧——是目前用来为火箭提供动力的两种最主要的材料。利用月球上的水制造火箭推进剂可以大大降低在太空执行雄心勃勃的任务的成本。现在，离开地球的火箭必须携带所有他们需要的推进剂。但通过利用月球冰，火箭一旦进入太空就有可能获得燃料补给，从而以更少的成本探索更遥远的太空。
任何东西进入太空都是花费昂贵的。如果你想让你的卫星摆脱地球重力，将卫星送上轨道需要大量的推进剂来提供动力。事实上，火箭发射时的大部分重量只是将其送入太空所需的推进剂的重量。你想让飞行器探索的太空更遥远，你需要的推进剂就越多。需要更多的能量来远离地球的引力。因此，深入太空的任务将会变得更加昂贵，因为需要更多额外的推进剂才能到达目的地，并且还需要更大的火箭来容纳推进剂。
但是，如果不是从地球上就携带所有需要的推进剂，而是用已经在太空中的推进剂重新填满你的燃料舱呢?那么，探索太空深处任务就会变得更像越野公路旅行。科罗拉多矿业学院(Colorado School of Mines)教授、联合发射联盟(United Launch Alliance)前副会长告诉The Verge“想象一下如果你不得不驱车到丹佛，一路上没有加油站，那么从纽约出发时你就必须携带到达目的地所需的所有汽油。但是你的车子可能没有办法装下所有的汽油，你得想办法用工具拖运。”这就是为什么月球开采的想法如此诱人的原因。来自月球的水可以被开采、分解成火箭燃料，然后运送到月球附近或近地轨道的推进剂储存库。那么，火箭就可以不用建造的如此大来容纳所有的推进剂了。他们可以简单地停靠一个补给站，为长途太空旅行进行补给。
从月球运输推进剂到太空中的其他地方远没有从地球直接携带所有推进剂那么昂贵。月球的重力是地球的六分之一，这意味着它脱离月球表面所需的能量更少。Sowers最近分析了从月球运输推进剂到太空中不同地点的成本。举个例子，即使我们的地球离近地轨道更近，但把月球的水运送近地轨道仍然比从地球上运送更便宜。“如果你打算在近地轨道上使用这种推进剂，使用月球推进剂比使用地球推进剂可能节省20%或30%成本，”索尔斯说。
几十年来，科学家们一直梦想着把月球水变成火箭燃料，越来越多的证据表明，月球两极可能是开采的黄金地带。1994年，美国国家航空航天局(NASA)和美国军方联合发射的一个名为“Clementine”的探测器在月球两极的陨石坑中发现了水存在的证据。这些地方从未见过阳光，也从未达到华氏零下250度以上的温度。此后多次登月任务表明，这些地点也可能存在水。2009年，NASA将一艘名为LCROSS的航天器在月球南极撞出一个大坑，以观察撞击产生的物质。NASA发现，喷射出来的物质中大约有5%是水。
然而，本周发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上的一项研究表明，月球的某些区域可能存在水泛滥现象。夏威夷大学(University of Hawaii)和布朗大学(Brown University)的研究人员分析了从印度Chandrayaan-1航天器收集的数据。通过使用航天器的一种仪器，他们能够通过测量水的反射率来精确定位月球上的冰区。他们还通过红外光观察了这些位置，这使他们能够确定水是以冰的形态存在，而不是蒸汽或液体。他们不仅证实了月球表面有水冰的存在，而且地表的一些区域由20%到30%的冰组成。根据月球表面冰层的深度可以确它们能否作为火箭推进剂的充足原料。
近地轨道的推进剂储存库为新的太空任务提供了许多机会。一种想法被称为“太空拖船”——一种停留在太空的火箭，可以反复为飞行器补充推进器，以便将其送入到最终目的地。目前，进入地球上空高轨道的卫星被部署到初始转移轨道，然后花6个月到1年的时间，利用机载推进器慢慢地把自己升得更高。在这段时间里，卫星无法进行作业，所以它不会有所回报。但有了太空拖船，卫星就可以用更小的火箭部署到更低的轨道上，然后已经在太空的可重复使用的火箭就可以在几天内将探测器“拖”到目标的轨道。这为卫星运营商节省了资金:他们不需要那么大的火箭才能将有效载荷探测器送入太空，而且他们有更多的时间从探测器中赚钱。
是的，月球水作为燃料很吸引人，但在太空开采水并不容易。首先，需要开展广泛的勘探活动。多亏了美国国家科学院院刊的这项研究，研究人员基本上已经绘制出了一张地图，显示了在哪里可以找到月球两极最丰富的冰块。下一步是派遣着陆器和月球车到这些地区，找出最佳的目标位置和查明冰的集中度。科学家们仍然不知道冰是否以融雪的形式与泥土混合，或者它是否像固体砖块与其他表面材料融合在一起。 Metzger说：“我们知道如何设计提取它的设备。我们只是不知道该使用哪一套设备。”
一种想法是用一个挖掘机器人来挖掘月球土壤，将这些材料运送到处理器。然后，这个处理器通过加热将冰从土壤中分离出来，再用电力将水分解为基本元素部分，由此产生的推进剂燃料将被送往太空中任何需要的推进剂储存库。
当然，所有这些都是花费昂贵的。“这归结于于成本分析，”Metzger说。“从地球上发射火箭燃料更便宜吗?还是一次性把设备发射到太空，然利用这些设备在太空中不断制造火箭燃料更便宜?”根据Metzger, Brisset和Sowers的分析，他们估计投资月球开采要想盈利需要10年的时间。但由于月球开采的风险如此之大，可能没有多少风险投资家会想要马上投入其中。
这就是为什么这个团队建议NASA应该通过部分资助早期开采开发工作而参与进来。这样一来，如果一个可信的政府机构参与进来并承担部分成本，商业投资者就更有可能参与进来。
NASA也不只是在帮投资者忙：据Sowers的分析，该机构曾表示，每年可能需要多达100公吨的推进剂，才能为从基地离开月球表面的飞行器提供动力。如果他们不得不从地球上运送所有这些燃料，那么每年将花费大约35亿美元。制造月球燃料所节省的费用可以使登月和火星任务更便宜。“这将使火星任务的成本更低”Sowers说。例如，用月球推进剂为火箭补充燃料将会使从地球到月球的成本降低三倍。这是一个很重要的细节，因为NASA正打算再次进行人类登月任务。
“我多年来一直在说，水是太空中的石油，” Sowers表示，“如果NASA的计划是在月球上建立一个永久的人类空间，NASA需要做的第一件事就是建立一个推进剂生产设施。”
