看起来，要让少量的人在月球上居住三四百天，食物、水、氧气都是从地球运输会更便宜。月球基地可以建在宽敞的熔岩管里，也可以依托航天器做些简单的月表建筑。制氧耗材或聚光制氧设备在居住时间更长的情况下可以考虑。

• 由于低重力，月球上的熔岩管可以轻易扩大到直径八百米到一千米的规模，提供巨大的空间，以月岩提供电离辐射遮蔽。地下温室、居住区等都可以放进去。
• 月球上的水冰既可供航天员和农业生产使用，又可以利用太阳能分解为氢、氧作为航天器的燃料。
• 一些蓝菌对培养环境的要求很低，装培养液的大管子足矣。但是，它们的适口性比传统农作物差。

月球和火星的土壤可以被人为调整为适合种植农作物的状态，调整的最简单方法是孩子也会的：撒尿和泥。

• 用航天员的尿将月球或火星的土壤和成泥，添加化肥、调节 pH，可以轻易支持地球植物生长。
• 2016 年，荷兰瓦格宁根大学的科学家试图在模拟月壤和模拟火星土壤中种植农作物。实验发现，人尿所含的磷酸氨镁可以明显改善农作物的生长状况。
• 德国航空航天中心的研究人员多年来一直尝试用人类尿液栽培蔬菜。2018 年，他们发射了一颗载有人尿温室的卫星来测试微重力环境下的效果^[1]。
• 月球温室的外壳可以透明也可以不透明。无论如何，外壳的材料要削弱宇宙线和太阳辐射到不至于伤害光合生物的程度——如果你不打算送太多材料，那么你可以将温室埋在月壤或风化层下面，或者塞进熔岩管。不透明温室完全依赖人工照明。

除了种地，月壤还可以跟一些化学物质混合之后当做建筑材料来盖房子，可以烧结或 3D 打印。同样地，航天员可以通过玩尿泥来推动这个过程^[2]。

这就是用模拟月壤做的尿泥进行 3D 打印的产物：

当然，一般考虑，我们的航天员没有那么多尿能尿出一座房子来，玩尿泥只会作为批量运送的工业尿素或氢氧化钠的辅助。

在月球上种植物，你当然也可以考虑无土栽培。下图是南极无土栽培温室里的西兰花和大头菜：

这些植物的根系悬浮在空气中，营养物质和水被机器调配好之后雾化喷洒到根系上去。该温室的植物生长面积为 12 平方米，光照来自水冷 LED ，每五分钟喷洒一次营养液。温度、湿度、二氧化碳浓度均可调控。

下图是南极无土栽培温室里的芝麻菜：

近年来，一些科学家在地球上试制月球温室、火星温室的原型。

在月球或火星上配备这种温室的话，每位航天员需要 40 平方米到 50 平方米的温室。温室产生的植物秸秆等人不能直接食用的部分可以喂给昆虫（例如黑水虻）或真菌。温室里的植物可以吸入人和动植物呼吸产生的二氧化碳、放出氧气。能够覆盖航天员的食物需求的光合生物生产的氧气会超过包括航天员在内的生物们的呼吸需求，多余的氧气可以用于工业什么的。

地球植物在微重力和低重力下的生长速度普遍超过在地球上的水平。喜欢的话，你还可以用反光镜从永昼区域反光到地下温室的透明天窗上。月球的低重力和“天气特性”允许一些在地球上很低效的建筑结构。

以盆栽植物的光合作用吸收 1 个成年人同期呼吸排放的全部二氧化碳，通常需要 300 到 1000 盆^[3]。土豆等农作物的光合能力属于中小型盆栽植物水平。

• 体重约 70 千克的成年男性静息状态每小时消耗约 15 升氧气，活跃状态每小时消耗约 30 升氧气，每天消耗约 500 到 550 升氧气。
• 一株中型盆栽植物的光合作用每小时可排放约 0.14 到 0.4 升氧气，具体植物的光合作用能力受光照强度、气温、水、二氧化碳浓度、摆放方式、物种差异、个体差异等影响，植物还会进行呼吸作用而消耗一些氧气。
• 2011 年，普利茅斯大学地球科学教授 Iain Stewart 参与了一项实验：他在英国“伊甸园计划”温室群提供的长 8 米·宽 2 米·高 2.5 米的密闭温室里和约 30 棵大型热带植物、约 120 到 150 棵小型热带植物共处 48 小时。照明系统确保这些植物有足够的光照（相当于 48 小时里有 40 小时白天），室内的温度和湿度也被机器保持在最适合这些植物生长的水平（约 25 摄氏度）。实验期间，室内空气的氧含量^[4]从 21% 下降到 10% 至 12%，实验结束时 Iain Stewart 自述头痛欲裂。
• 2011 年 Iain Stewart 做实验的密室里有一张吊床、一辆健身单车、一台笔记本电脑。在设计实验时安排健身单车的理由是“如果室内二氧化碳含量太低、植物不能进行光合作用，就让 Stewart 在健身单车上锻炼身体”——你可以看出，安排实验的人严重高估了维管植物的能力。

2023 年发表的一项研究试算了用猎鹰重型为国际空间站运送水、氧气或循环利用所需耗材的成本^[5]：

• 猎鹰重型送水箱和水，每千克水需 17780 美元；
• 猎鹰重型送氧气罐和氧气，每千克氧气需 20740 美元；
• 猎鹰重型送制水耗材，每千克水需 22540 美元；
• 猎鹰重型送制氧耗材，每千克氧气需 3260 美元。国际空间站制氧会消耗水。

按马斯克的乐观估计，在 SpaceX 星舰成熟后，用它将补给发射到近地轨道的成本约 20 美元每千克。当然，NASA 不会安排星舰打一堆食品集装箱去国际空间站，因为国际空间站剩下的预期寿命已不值得执行这种任务。喜欢的话，读者可以畅想用星舰打几个水培温室舱去将来新造的空间站。

参考 5 的作者进一步算出，对于载人月球任务，要让航天器携带制水机比从地球运水更便宜，需要载人任务持续至少 1287 天；要让航天器携带制氧机比从地球运氧更便宜，需要载人任务持续至少 402 天。