本文最初發表在對話。該出版物將文章貢獻給了現場科學的專家聲音：專家和見解。
自從人類上一次踏上外星身體以來，已經過去了45年。現在，月亮不僅回到了探索空間的努力的中心，而且要建立一個永久的獨立空間社會。
計劃到地球最近的天體鄰居不再只是一個NASA努力，儘管美國航天局有計劃月球孔隙空間站這將是2030年代初火星任務的登台。洛克希德·馬丁與波音之間的合資企業聯合發射聯盟正在計劃月球加油站對於航天器，能夠在30年內支持1,000名居住在太空中的人。
億萬富翁埃隆·馬斯克（Elon Musk），，，，傑夫·貝佐斯（Jeff Bezos）和羅伯特·比格洛（Robert Bigelow）所有人都有旨在將人或商品運送到月球的公司。幾支球隊爭奪一部分Google的3,000萬美元現金獎勵計劃將流浪者推向月球。
我們和來自世界各地的其他27名學生最近參加了2017年加州理工學院太空挑戰賽，提議設計登月和供應站用於深空任務的設計看起來像是如何工作。
火箭燃料的原材料
目前，所有太空任務都是基於地球並從地球發射的。但是地球的重力吸引力很強。要逃脫地球的重力，必須是火箭每秒行駛11公里- 每小時25,000英里！
離開地球的任何火箭都必須攜帶它將使用的所有燃料才能到達目的地，並在需要時再次返回。這種燃料很重 - 使其以如此高的速度移動需要大量能量。如果我們可以在軌道上加油，那麼發射能量就可以將更多的人或貨物或科學設備提升到軌道上。然後，航天器可以在太空中加油地球的重力不力。
月亮具有地球的重力六分之一，這使其成為有吸引力的替代基礎。月亮也有冰，我們已經知道如何將其處理成一個氫氧氣推進劑我們在許多現代火箭中使用。
巡迴露娜
NASA的月球偵察軌道和月球火山口觀察和傳感衛星任務已經在月球上永久遮蔽的隕石坑中發現了大量的冰。
這些位置很棘手，因為它們更冷，沒有陽光來為巡迴車輛供電。但是，我們可以在隕石坑的輪輞上安裝大鏡子，以照亮永久陰影區域中的太陽能電池板。
Google的Lunar X獎比賽和NASA的流浪者月球資源探礦者將於2020年推出，還將有助於尋找冰冰的好地點。
想像月球基地
根據最好的冰儲備，我們可能需要建造幾個小型機器人月亮基地。每個人都會開採冰，生產液體推進劑，然後將其轉移到通過航天器中。我們的團隊制定了計劃，以三種不同類型的流浪者完成這些任務。我們的計劃還需要一些小型機器人班車，以與附近的Lunar Orbit的深空任務車輛會面。
我們稱之為探礦者的一隻漫遊者將探索月球並找到冰上的位置。第二個漫遊者，即構造函數，將沿著後面，建造一個發射台，並在道路上打包，以減輕第三桿類型的礦工，實際上收集冰，並將其運送到附近的儲罐和一個電解加工廠將水分成氫和氧氣。
構造函數還將建造一個降落墊，我們稱之為月球補給的小型近月像飛船將在月球上新發射的航天器通行證時收集燃料以收集燃料。這些班車將燃燒月球製造的燃料，並具有先進的指導和導航系統，以在月球基地及其目標航天器之間行駛。
太空中的加油站
當生產足夠的燃料並測試和可靠的航天飛機運輸系統時，我們的計劃呼籲在太空中建造加油站。班車將直接將冰直接運送到軌道燃料倉庫中，在那裡它將被加工到燃料中，火箭飛往火星或其他地方可以停靠。
該倉庫將有大太陽陣列為電解模塊融化冰，然後將水變成燃料，然後將大型油箱變成存儲什麼製造。 NASA已經在大多數倉庫所需的技術像這樣，包括對接和燃油轉移。我們預計，有效的倉庫可能會在2030年代初準備就緒，正好趕上人類的第一個人類任務。
為了最有用，最有效，該倉庫應位於相對較大的地球和月球附近的穩定軌道中。地上月亮拉格朗日點1（L1）是從地球到月球的85％的空間點，地球的重力將完全等於月球重力的力量朝另一個方向拉動。這是航天器前往火星或外行星的完美進站。
離開地球
我們的團隊還找到了一種燃油效率的方法，可以將航天器從地球軌道到達L1的倉庫，需要更少的發射燃料，並為貨物物品騰出更多的升力能量。首先，航天器將從地球發射到低地球軌道帶有一個空的推進罐。
然後，可以使用A的高地球軌道將航天器及其貨物從L1處拖到倉庫太陽能推進拖船，這是一個由太陽能推動的航天器電推力。
這將使我們將有效載荷交付給火星三倍。目前，人類的火星任務是估計成本高達1000億美元，並且需要數百噸貨物。從地球上運送更多的貨物，火箭發射較少將節省數十億美元和數年的時間。
太空探索的基礎
在地球和月球之間建造加油站也將降低火星以外的任務成本。美國宇航局正在尋找外星人的生活土星的衛星和木星。如果未來的航天器可以在太空中加油，他們可以攜帶更多的貨物 - 誰知道哪些科學發現將大型勘探工具發送給這些衛星可以啟用？
通過幫助我們逃脫地球的重力和對其資源的依賴，一個月球加油站可能是朝著使人類成為行星際文明的巨大飛躍的第一步。
加里·李，博士機械和航空工程的候選人，加利福尼亞大學洛杉磯;丹妮爾·德拉特（Danielle Delatte），博士航空和宇航學的學生，東京大學;Jerome Gilleron，博士航空工程候選人，佐治亞理工學院;塞繆爾·瓦爾德（Samuel Wald），博士航空和宇航學的學生，馬薩諸塞州理工學院， 和Therese Jones，博士公共政策中的候選人，帕迪蘭德研究生院
編者註：此故事的更新是為了闡明逃逸速度與實現軌道所需的速度之間的區別。
