现在是公元3000年。耗尽了地球上所有的自然资源后，人类开始向太空移民，目前成功在月球上建立了第一个太空殖民地：月球上空有巨大的人造大气层，下面的城市里居住着几十万人。这个冰冷的灰色星球已经成了人类的新家。
这个开头也许你曾在许多与月球相关的科幻小说中看到过，但是到了现在，生活在月球对地球人来说还仅仅是科幻吗？它能不能成为现实呢？如果人类在月球上生活能成真，那么月球能承载多少人类生存呢？
想要在月球生活，第一步就是前往月球，但是这一步本身也并不容易。到目前为止，航天器成功登陆月球的国家仍然只有美国、苏联和中国。全球航天机构和私人公司曾进行了30多次航天器登陆月球的尝试，但超过三分之一的尝试以失败告终，这些失败的着陆器要么一头撞上了月球，要么在登陆过程中“失联”了。载人登月更是只有美国实现了有限几次的成功。
那么想要成功登陆月球，应该怎么做呢？首先要选择登月的路径。如果想“走捷径”，早日到达月球，就要准备充足的运输预算，比如美国。早在50年前，花费了数十亿美元建造的拥有强力发动机和充足的燃料的“阿波罗11号”飞船，它从地球出发，向着月球直线前进，三天内就到达了月球。
大科技将及时为广大读者推介《大科技*科学之谜》精彩内容。但如果没有足够的运输成本，就要做好“走远路”的准备。印度在2019年7月下旬执行的“月船2号”登月计划中，飞船为了节约成本而选择了迂回的路线，要多次环绕地球飞行，缓慢提升轨道和速度，利用惯性飞往月球。最终着陆器维克拉姆号花费了一个多月的时间才到达了月球的着陆点，但省钱的优势是很明显的，印度只花费了不到两亿美元，不到美国的五分之一。
为航天器选择了合适的路径之后，找到正确的着陆点也不能马虎，保持联系、接受指挥也非常重要。就像飞机着陆前需要与空中交通管制部门联系，确定好降落方向和跑道才能降落一样，月球着陆器也需要接收地球发来的数据和指令。印度发射的维克拉姆号探月器在距离月球表面仅2千米时与它的大本营——印度空间研究组织失去了联系，最终自主迫降在了月球上，现在还“生死未卜”。
登月如此复杂又费钱，我们有什么更好的解决方法吗？比起动辄上亿美元且运载不了多少人的宇宙飞船，太空电梯将是更经济的运输方式。美国马里兰大学工程学教授萨拉曼卡·里巴提出了碳纳米管太空电梯的设想。为了到达月球，我们需要长达数十万千米的电缆，这些电缆由非常坚固又极轻的碳纳米管制成。预计乘坐太空电梯到太空中所需的成本不到乘坐宇宙飞船的十分之一。
但是，鉴于目前在实验室中我们所能制造出来的碳纳米管仅有几厘米长，所以碳纳米管太空电梯的设想还遥遥无期。看来我们目前可能还是要依赖飞船进行登月。
来到了月球，就要解决如何生存的问题了，氧气、水分和食物都是迫在眉睫的问题，而这些问题，科学家给出了一些解决方法。我们知道，月球大气中没有氧气，但是月球上的氧元素并不少。月球表面覆盖着一层细小粒子，我们称之为月壤，由氧化铁、氧化硅和氧化铝等金属氧化物组成，含有40%～45%的氧元素。如果能把这些氧化物分解，我们就能获得充足的氧气。
英国格拉斯哥大学和美国航天局肯尼迪航天中心各自的研究团队都采用了同一种熔盐电解的方法从月壤中获取氧气。科研人员将月壤加热到约1649℃以上，接着通电电解高温熔化后的月壤，就可以将月壤分解，获得氧气。水分更是不用担心，首先，科学家们发现月球内部蕴含着大量的水分。
月球上的水主要有三种形式，一种是跟矿物质结合的结晶水，第二种是月球南极地区的冰层，这两种都需要开采后高温溶化才能利用；最后一种水分是美国宇航局的行星科学家梅迪·本纳通过计算推测出来的。他发现每当有流星撞击月球时，月球外层大气中总能检测到极高的水分含量，2013年10月至2014年4月之间月球共发生了29次流星雨，都检测到了水分。据此他认为，在月球浅地表之下，含有一定的水分。
当流星撞击月球，破坏了月表的土层，埋于其下的水分子得到释放，所以才会出现月球外层大气中有水分的现象。如果后期探测结果确实如此，那么这些浅表地下水比起前两种就比较容易采集应用了。
其次，我们可以循环用水。目前在国际空间站中，宇航员们饮用净化后的自己的淋浴水、尿液和汗水已经是常事了，据美国宇航局统计，平均每位宇航员在长达一年的任务中需要喝下730升回收饮用水。经过回收、除味、蒸馏、灭菌等步骤，这些回收水就干净得足以饮用了。而在月球上，同样可以运用这项技术为居民创造一个闭环水系统，开采出月球浅表地下水，初次利用后再次回收起来，多次循环使用。
解决了饮水问题，饮食也需要纳入考虑范围。近年来，宇航员的太空食品种类越来越丰富了，从十多种增加到了上百种，最近他们还吃上了自己在空间站中种的菜。2014年，美国宇航局首次在国际空间站种植了莴苣，他们用灯照射莴苣，研究表明这能使莴苣获得更高的产量。在太空中，莴苣长得很快，28天就能收获了。三位宇航员食用了这种太空莴苣，他们表示味道跟地球上种植的没有两样，新鲜又好吃。
2019年，中国的宇航员在月球上放置了一个“小花园”。这个计划叫做“生物试验科普载荷”，是重庆大学的科研人员牵头设计的。“小花园”是一个由铝合金材料制成的类似奶粉罐的圆桶，里面将放置棉花种子、油菜种子、土豆种子、拟南芥种子、酵母菌、果蝇、营养液以及照相机和信息传输系统等科研设备。
在科学家的设想中，“小花园”就是一个迷你生物圈。它内部装有能自动调节温度的智能空调，能长期保持1℃～30℃的温度，并通过表面的光导管导入月球表面的光线，便于植物进行光合作用，释放出氧气和有机物。同时，果蝇孵化后生长过程中产生的二氧化碳和粪便等，有利于植物的生长，这样“小花园”内部的微型生态循环就维持起来了。
“小花园”被带到月球上，9天后传回的照片中，棉花种子已经发芽并长出了嫩叶。遗憾的是，月球很快进入了长达14天的夜晚时间，温度条件更加恶劣，其他种子并没有发芽。
“小花园”项目是在月球上进行农业种植的初步尝试，这次尝试的失败再次提示了我们月球和地球环境的差异，如果我们不能找到适应月球环境的新作物，那么建造一个埋在地表下的月球温室也许可以成为权宜之计，美国亚利桑那州立大学的生物学教授吉恩·贾科梅利提出了这个设想。研究人员计划将其埋藏在月球表面下方，以避免宇宙射线和太阳耀斑带来的伤害。电脑调控温室内部的温度，植物能够从宇航员呼出的废气中得到二氧化碳。
至于植物需要的水，可以与人类的回收净化水系统合并在一起，植物从地表吸水，我们在温室上方收集植物蒸发出来的水，净化后供人类使用，污水被收集起来，返还给植物。
“月球温室”计划听上去与“生物圈2号”很相似吧？曾实施了两次的“生物圈2号”实验均以失败告终，那“月球温室”是否有成功的可能呢？
如果我们总结一下“生物圈2号”失败的原因，那么最重要的应该是，“生物圈2号”在有限的区域内引进了有限的物种，然后切断了与外界的联系，希望能实现完全的自给自足，但最终生态系统失衡崩溃，计划失败了。这提示了我们，温室内部的氧气、水分和温度等环境条件的平衡，不能仅仅依靠温室里的生物自行循环来维持。
那怎么办呢？我们需要定时给温室补充氧气和水分等生存物资来维持循环。
可是月球上的氧气和水分得来不易，需要消耗大量的能源，好在月球有储量丰富又经济实惠的能源，那就是相当于地球储量的200万倍之多的清洁能源氦-3，可供人类使用上万年的时间。氦-3是氦的同位素组成的气体，美国麻省理工学院的研究人员发现，使用氦-3作为核聚变的燃料效率更高，更具有可行性。依托这些能源，我们可以进行持续的化学反应，获得生存物资的补充。
不过即使最基本的衣食住行问题可以解决，月球想要成为地球人的第一个太空殖民地，也还有一些问题存在。首先，月球上的天灾一点不比地球少，且更叫人防不胜防。我们知道，月球与地球的一大不同点就是它没有一个环绕全球的磁场，这个不足会对人造成很大的伤害，比如近期被美国宇航局的阿尔忒弥斯号月球探测器拍到的“晒斑”就是因为月球没有磁场可以抵挡太阳风而造成的。
什么是“晒斑”呢？
原来太阳向太空持续不断释放高速带电粒子流，这就是太阳风。当这些带电粒子遇到地球磁场时，它的方向会发生偏转，不会对地球及地球生物造成危害。但月球不同，月球表面部分岩石中含有金属铁，这使这些岩石具有磁性，可以产生一个个小磁场，因此，当太阳风袭来，有磁场的地方避开了高能粒子的侵袭，而没有磁性的地方与高能粒子发生了化学反应，表面变暗。
这样月球表面变成了一块“亮斑”和一块“暗斑”交替出现的“麻子脸”形象，“暗斑”就是被太阳“晒伤”的结果。
我们将来在月球生活，就要做好时刻“防晒”的准备，如果不能造出一个磁场，就只能天天“宅”在家里不出门了。在太阳风的影响下，威力大增的月壤也不可小觑。月壤在太阳风的洗礼下会带上电荷，带电之后它们会长时间漂浮在空中，很容易粘附在人身上，会诱发类似花粉过敏的症状，还会损伤人类的DNA，增加患癌的风险。
除了天灾，月球内部也不平静。最近，德国的科学家推测，月球上很可能频繁发生地震。因为在很早之前，科学家就经常发现月球存在闪光现象，但没有找到原因，直到最近德国维尔茨堡大学的研究员发现，当月球上发生地震时，就会观测到闪光现象，有时甚至可以持续数小时。他们认为这是因为地震时，月球地表下的气体逃逸到大气中，它们会反射太阳光，这样月球就会闪光。月球经常发生闪光现象，说明地震可能频繁发生。
如果事实果真如此，那么时不时就地震一下的月球如何让人们定居呢？
除此之外，月球与地球的时差和温差问题也有一些影响。月球也有公转和自转现象，但月球上因自转形成的太阳东升西落的景象，却与地球不同。月球自转速度很慢，月球上的一个昼夜相当于地球上的27.32天。由于月球上没有散射，白天的太阳光要比地球上的太阳光明亮百倍，并且温度也比地球高很多，能高达120℃，而到了长达两个星期左右的黑夜时间，气温又会降到零下200℃左右。这样漫长难捱的昼夜，我们该如何度过呢？
如果上述问题我们都能克服，那么现在我们可以考虑月球能容纳多少人的问题了。如果我们仅考虑月球的地域面积和资源条件，那么从理论上讲，土地面积约占地球陆地总面积的15.9%的月球，将能容纳数十亿人口。但是如果真的有这么多人涌入月球，本身条件就很脆弱的月球栖息地也许很快就会在人们的掠夺中崩溃。
所以，月球能容纳多少人的问题，还要看我们科技发展的情况，看运载能力；另外还要看对月球的开发和管理的水平。