首先，月球物質資源豐富。月球上有所有的元素和60多種礦物質，其中有6種是地球上沒有的。月球的土壤中，氧的含量為40%，矽的含量為20%，還有豐富的鈣、鋁、鐵。
通過對月球巖石樣本的分析，發現月球上主要有三種類型的巖石。第壹種是富含鐵或鈦的月海玄武巖。暗月海玄武巖主要由單斜輝石、基性斜長石和鈦鐵礦組成，有時含有橄欖石和磷灰石，或微衛星硫鐵和金屬鐵。在登月取回的巖石中發現了20多種玄武巖。根據氧化鈦的含量，粵海玄武巖可分為高鈦、低鈦和極低鈦。這些玄武巖的特征是富含鈦和鐵，不含水礦物，低氧逸度，不含三價鐵，以及各種細粒至粗粒結構。第二種是斜長石，壹種富含鉀、稀土和磷的巖石。斜長石由95%的斜長石和少量低鈣輝石組成，主要分布在月球高地。第三種是由大小為0.1 ~ 1 mm的碎屑顆粒組成的角礫巖，是撞擊的產物。角礫巖可分為破碎斜長石、部分熔融角礫巖、復雜碎屑角礫巖和深變質噴出巖。
經光譜分析鑒定，月球巖石含有地殼中的全部元素和大約60種礦物，其中有6種礦物是地球上沒有的。難熔元素約占月球質量的65%，富含鐵和難熔元素的殘余液體凝結成250公裏厚的月球外殼。在月壤中，氧占40%，是推進劑和受控生態環境生命支持系統的氧源；矽占20%，矽是制作太陽能電池陣列的原料。其他元素的比例為:鉛6% ~ 8%，鎂3% ~ 7%，鐵5% ~ 11.3%，鈣8% ~ 10.3%，鈦5% ~ 6%，鈉、鉀、錳占千分之幾，鋯、鋇。科學家將月球土壤樣本加熱至2000℃，發現惰性氣體從月球土壤中逸出，包括氦、氬、氖、氙等放射性粒子。月球還富含地球上稀有的能源氦3，氦3是核聚變反應堆的理想燃料。在月球巖石標本上還發現了壹層不生銹的鐵薄膜。起初，科學家推測這種鐵如果放在地球的條件下，會立刻氧化生銹。但實驗的結果是，這種鐵不會被氧化，俗稱“純鐵”。純鐵對人類非常有用。據估計，在發達國家，每年因金屬腐蝕造成的損失約占國民經濟收入的1/10。如果能在月球上生產純鐵，運回地球使用，不僅填補了壹項空白，還能獲得巨大的經濟效益，這無疑是對人類的壹大貢獻。
開發月球的天然礦藏是非常有吸引力的。在月球基地將材料加工成供太空和地面使用的最終產品，預計將是壹個高效率的行業，前景非常誘人。
能源是人類生存和發展面臨的最嚴重的問題之壹。解決未來能源短缺有兩種方法:太陽能和核能。月球樣品的測試分析和氦3的發現，為月球研究和探索註入了新的興奮劑，尤其引起了能源專家的關註。然而，月球氦-3的形成、分布、儲存和應用仍然是月球科學研究中亟待解決的問題。只有通過對月球的大量探索和實地考察，才能得到滿意的答案。
月球表層土壤由巖屑、粉末、角礫巖和玻璃珠組成，結構松散，相當松軟。月海地區土壤壹般厚4 ~ 5米，高地土壤更厚，但也只有10米左右。月球土壤的顆粒大小變化很大，從幾厘米大到只有1毫米或幾個10微米小。這些細土壹般被稱為月塵。月壤多為細角礫巖和玻璃珠，約占70%，小顆粒玄武巖和輝長巖約占13%。月球玄武巖和高地角礫巖中惰性氣體含量極低，大氣中更低，幾乎為零。然而，月壤和角礫巖富含嗜空氣元素。這是由於太陽風的註入，太陽風實際上是太陽噴射出的穩定的粒子流。1965年用韋納三號火箭直接測得太陽風的化學成分。結果表明，太陽風粒子主要由氫離子組成，其次是氦離子。由於月球表面外來物體的影響，月壤物質混合在壹起，這些嗜空氣元素存在於幾十米深的範圍內。太陽離子註入物體暴露表面的深度通常小於0.2微米。因此，這些元素在月壤的最細顆粒中含量最高，大部分註入氣體的顆粒積累並粘在月壤角礫巖中或粘在玻璃珠中。
結果表明，月壤中氦的含量為1 ~ 63/107，氦3的含量為0.4 ~ 15/1010。氦多集中在小於50微米的富含鈦鐵礦的月球土壤中，估計整個月球可提供715000噸氦3。為什麽人們會對氦3感興趣？因為氦3是未來核聚變燃料的最佳選擇。利用氘和氦3聚變產生氦，這種聚變反應安全、清潔、易於控制。在地球上，天然氣礦床中已知的氦-3資源只能維持壹個500兆瓦發電廠幾個月的消耗，月球土壤中氦-3產生的電力相當於美國1985年的4萬倍。考慮到月球土壤的開采、排氣、同位素分離和運輸到地球的成本，估計氦3的能量償還比可以達到250。這個還款比例相對於鈾235生產核燃料(還款比例約為20)和地球上采煤(還款比例約為16)來說還是相當優惠的。此外，從月球土壤中提取1噸氦3，可獲得約6300噸氫、70噸氮和1600噸碳。這些副產品也是維持月球永久基地所必需的。
此外，還可以在月球上建立核能基地，將電能傳輸到地球靜止軌道上的中繼衛星，再傳輸到地球上的接收站，然後分配到各個地區供用戶使用。僅從月球氦3資源的開發利用，就不難理解重返月球的深遠意義。
科學家們長期以來壹直在研究從月球表層土壤中提取氧氣的方法。他們用阿波羅飛船取回的月球沙子進行實驗。在1000℃的高溫下，月壤中的鈦鐵礦與氫氣接觸生成水，然後通過電解從水中提取氧氣。研究表明，提取1噸氧氣大約需要70噸月球表層土。考慮到在月球上生產的特殊情況，建議在建設月球基地的同時，配備壹套小型化學處理設備，以太陽能為動力，每天可生產約100公斤液氧。具體過程是利用月巖在高溫下與甲烷反應生成壹氧化碳和氫氣。在溫度較低的第二反應器中，壹氧化碳與更多的氫氣反應，並被還原成甲烷和水；然後水被冷凝，電解成氧氣和氫氣，氧氣儲存起來備用，氫氣則被送到系統中循環使用。據預測，月球制氧設備的設計初衷是為月球表面的宇航員提供氧氣，但他們並不需要太多氧氣。壹個12人規模的基地，每個月只需要350公斤氧氣。壹套制氧設備經過連續運行，可以產生相當數量的氧氣。因此，在建造月球基地時，應同時建造永久性的液氧儲存庫，以便作為低溫推進劑燃料供給航天器。
很有意義的是，在制氧過程中，經過化學處理後得到的“渣”成為了壹種上乘的副產品。這是因為它富含可熔煉的遊離矽和金屬氧化物。只要采用適當的工業方法，就可以繼續冶煉，提煉出極具工業價值的金屬鈦。科學家提出的生產鈦的工藝流程是通過機械破碎和磁選從“渣”中提取氧化鈦，在1273℃的高溫下加氫處理生產氧化鈦。其中的鐵被硫酸置換，然後與碳混合，700℃通氯氣，化學反應後生成四氯化鈦。然後在2000℃的高溫下加熱，加入鎂進行脫氯，最後得到熔融鈦。
鋁的提煉方法更新穎，月球表面的鋁是由被稱為斜長石的復雜結構組成的。經過反復實驗和研究，科學家們提出了壹種新的煉鋁工藝。具體方法是:將月光石粉碎，在1700℃加熱熔化，然後在水中冷卻到100%制成多質量球，再粉碎，加入100℃的硫酸浸出鋁。經離心分離和過濾除去矽化物後，在900℃熱解得到氧化鋁和硫酸鈉的混合物。然後洗去硫酸鈉幹燥，再與碳混合加熱，加入氯氣與之反應生成氯化鋁。電解後得到最終產品——純鋁。
建築業離不開玻璃，所以在月球上生產玻璃就顯得尤為重要。普通玻璃由71% ~ 73%的氧化矽、12% ~ 14%的硫酸鈉和12% ~ 14%的氧化鈣組成。月壤中含有40% ~ 50%的二氧化矽，二氧化矽是制造月球表面玻璃的主要材料。它的提煉方法比較簡單。根據需要在月壤中加入各種微量添加劑，用硫酸溶解掉壹些無用的成分，然後在1500℃ ~ 1700℃的溫度下熔化，再經過壓延冷卻，制成月面玻璃。
最激動人心的是10月6日發射上天的美國“月球勘探者”發回的數據，月球兩極存在1998+100億噸水冰。由於月球表面的大氣壓力不到地球的壹萬億倍，所以在太陽照到月球的地方，月球表面的溫度可以達到130℃ ~ 150℃，對於沸點遠低於100℃的月球液態水來說，很容易沸騰蒸發。而且月球質量小，引力弱，無法束縛水汽，氣態水在月球上逃逸不留痕跡。
然而，月球的兩極非常特殊。比如在月球的南極，有壹個直徑2500公裏，深度13公裏的艾烏肯盆地。這個盆地被認為是由墜落到月球表面的隕石造成的。裏面又黑又深，溫度始終在-150℃以下，成為固體水冰的藏身之地。
那麽月球上的水是哪裏來的呢？科學家認為，月球經常被彗星撞擊，彗星的含水量約為30% ~ 80%，彗星尾部蒸汽的含水量高達90%。這些外部水分在月球表面受到陽光照射時蒸發，壹些水蒸氣凝結在月球兩極溫度極低的盆地底部。因此，冰不是濃縮在壹起的，而是混有灰塵的冰渣。
水由兩種元素組成，氫和氧。未來人類在月球上建立基地所需的水和氧氣，可以在月球上就地使用，不需要依賴地球的供應。在月球基地開發月球的自然資源，並將原材料加工成最終產品供太空使用，是壹項極具吸引力的事業。
其次，月球上的引力只有地球的1/6，月球上的逃逸速度也只有地球的1/5。因此，月球的低重力和無大氣環境非常有利於航天器的發射。在月球上建立人類航天基地進行組裝、維修和補給，將成為人類飛往其他星球的中轉站。月球航天基地將大大降低星際飛行的難度和成本，人類進入宇宙的深度和廣度將大大增加。
再次，月球沒有被大氣層包圍，聲波無法傳播，月球背面也沒有來自地球的無線電幹擾。因此，月球沒有大氣幹擾、無聲波和無線電波的極其安靜的環境，是壹個理想而穩定的科學實驗平臺。當然，月球的低重力和真空無菌環境是材料科學和醫學研究和生產的理想場所。
未來，隨著科技的進步，在月球上旅行會更安全、更舒適、成本更低。然後，去月球旅行和移民將成為現實。月球將是人類開發的“第六大洲”。