我们生活在一个重大决定的世界里，人们往往没有经过深思熟虑就做出重大决定。但有些事情是可以预测的，包括如果你不断消耗有限的资源而不回收，它最终会耗尽。
然而，当我们着眼于重返月球时，我们将带着我们所有的坏习惯，包括我们对无限制消费的渴望。
自 1994 年克莱门汀号航天器在月球上发现水冰以来，人们对重返月球的前景充满了兴奋。这是在阿波罗结束后二十年的低迷之后发生的，这种不适是根本缺乏返回动力的症状。
那水改变了一切。水冰沉积物位于月球两极，隐藏在永远没有阳光的陨石坑深处。
从那时起，尤其是由于国际空间站，我们开发了先进的技术，使我们能够高效地回收水和氧气。这使得供应当地水供人类消费的价值更加微弱，但如果月球上的人口增长，需求也会增加。那么，月球上的水怎么办呢?
有两种常用的建议答案：使用燃料电池的能量储存和燃料和氧化剂的推进。第一个很容易省去：燃料电池在充电时通过电解回收氢和氧，几乎没有泄漏。
能源和燃料
第二个——目前在月球上开采水的主要存在理由——更复杂，但也不再引人注目。值得注意的是，SpaceX在其火箭中使用了甲烷/氧气混合物，因此它们不需要氢推进剂。
因此，我们提议开采一种宝贵且有限的资源并燃烧它，就像我们在地球上处理石油和天然气一样。在太空中开采和利用资源的技术有一个技术名称：就地资源利用。
虽然月球上的氧气并不稀缺(月球上大约 40% 的矿物质包含氧气)，但氢无疑是稀缺的。
从月球中提取水
氢作为还原剂和燃料非常有用。月球在其矿物质中是一个巨大的氧气库，但它需要氢或其他还原剂才能释放出来。
例如，钛铁矿是铁和钛的氧化物，是月球上常见的矿物。用氢气将其加热到 1,000 摄氏度左右，将其还原为水、铁金属(可以利用铁基技术)和氧化钛。水可以被电解成氢气(可循环使用)和氧气;后者有效地从钛铁矿中解放出来。通过燃烧从水中提取的氢气，我们正在损害后代的前景：这是可持续性的关键。
但还有其他更务实的问题出现了。我们如何获取这些埋在月球表面附近的水冰资源?它们位于任何意义上都充满敌意的地形中，在隐藏在阳光下的深坑中——没有太阳能——温度约为 40 开尔文，或 -233 摄氏度。在这样的低温下，我们没有经验进行广泛的采矿作业。
永恒之光峰是位于南极地区的山峰，它们暴露在近乎恒定的阳光下。美国宇航局喷气推进实验室的一项提议设想将来自这些山峰的巨大反射器的阳光照射到陨石坑中。
这些巨大的镜子必须从地球运来，降落到这些山峰上，并远程安装和控制以照亮深坑。然后机器人采矿车可以冒险进入现在被照亮的深坑，利用反射的太阳能回收水冰。
水冰可以通过直接加热或微波加热升华成蒸汽进行回收——由于其热容量高，这将消耗大量能量，而这些能量必须由镜子提供。或者，它可以被物理挖掘出来，然后在稍微温和的温度下熔化。
使用水
回收水后，需要电解成氢气和氧气。为了储存它们，它们应该被液化以达到最小的储罐容积。
尽管氧气很容易液化，但氢气在 30 开尔文(-243 摄氏度)和 15 巴的最低压力下液化。这需要额外的能量来液化氢并将其保持为液体而不会蒸发。这种低温冷却的氢气和氧气 (LH2/LOX) 必须运输到其使用地点，同时保持其低温。
所以，现在我们有了用于从月球发射东西的推进剂库存。
这将需要一个发射台，它可能位于月球赤道，以最大程度地灵活地发射到任何倾斜轨道，因为极地发射场将仅限于极地发射——仅限于计划中的月球门户。月球发射台将需要广泛的基础设施开发。
总而言之，从月球两极提取水冰表面上的简单性掩盖了实现它所需的复杂基础设施。基础设施安装成本将否定就地资源利用的成本节约原理。
提取的替代品
有更可取的选择。钛铁矿的氢还原产生铁金属、金红石和氧气提供了开采水的大部分优势。氧气构成 LH2/LOX 混合物的大部分。它不涉及大型基础设施：热能可以由集成到处理单元中的中等大小的太阳能集中器产生。每个单元都可以部署在需要的地方——无需在供需地点之间进行长距离穿越。
因此，我们可以通过不同的、更容易实现的原位资源利用途径来实现几乎相同的功能，该途径也可以通过开采丰富的钛铁矿和其他月球矿物来实现。
让我们不要继续重复我们在地球上犯过的不可持续的错误——当我们扩展到太阳系时，我们有机会改正。
