火星和月球，哪个更适合成为人类第一个外星永久殖民地？第1页

lei-yi-an-52 网友的相关建议:

是月球。认为火星更合适成为第一个殖民地来自于传统思维。也就是认为人类在外星应该像在地球上一样生活。

这种思维的出发点是：

火星有大气，昼夜变化跟地球差不多，气候比月球更温和，有更多的水，有二氧化碳，适合种植。所以更适合人类生存。

但是这种思维没有考虑到，即使火星的生物生存条件看起来比月球好很多，仍然比地球差非常多（大气压只有地球的百分之一）。要改变星球环境到与地球类似，适合地球生命生存，困难巨大（工程量巨大，能源没有保障），不可能是一个短期能完成的工作。所以改变全球表面环境不是一个选择。

展开来说，第一个任务，增加火星的大气总量，困难巨大。需要俘获大量彗星才行，这是一个遥远的未来才能完成的任务，如果要加热火星本身的干冰，相当于大规模改变一个星球的温度，而且要相当大幅度地提高。温室效应的效果有多强，也很难说，火星表面的二氧化碳浓度已经远大于地球了。火星也无法维持住一个更浓密的大气层，因为火星的磁场太弱，无法保护大气不被太阳风剥离，而建立火星的磁场，又是一个遥远的未来才能完成的任务。

（这一段网友 @高考铅笔指出，一般计划采用火星本地资源，而且太阳风剥离的问题不严重。但是大规模改变一个星球仍然是极其艰巨的任务）

在无法改变星球表面环境的条件下，火星上更温和的气候没有意义。人还是不能在表面自由生存。还是只能建立窄小的太空站，站外必须穿太空服。

如果要长期生存，火星表面和月球表面没有太大的差别，一样充满来自宇宙空间的有害辐射。如果要殖民，在没有浓密大气的条件下，只能在地下生存，因为唯一有效阻断辐射的办法就是厚的材料，即土壤（或大气）。地下的生存环境更温和，几乎没有温度变化，辐射很弱。

如果要在地下生存，月球更好。因为月球更小，重力小，任何工程消耗的能量少，在地下洞穴中，支护洞穴需要的材料强度要求低，用量少。表面建设施也更容易，且没有大气的破坏，建好后几乎不需要维护。

月球的优势还包括：

1、距离地球近，优势巨大。开始的时候，必然有大量设备货物运输，月球火星差别太大。

2、距离太阳更近，太阳能板效率高，能源充足。

3、没有大气是一个重要的优势，包括：

a) 没有腐蚀，侵蚀，大气环流带来的灰尘问题。但有静电问题。

b) 真空环境，可以开发基于真空环境的冶炼，加工技术。这类技术在地球上只有附加值极高的情况下才会使用，但是在月球上，各种真空加工技术，如焊接，镀膜，活泼元素加工，都非常简单。

c) 因为没有大气，可以直接利用电磁轨道加速发射进入太空，根本不需要火箭技术。因为月球重力小，降落也可以采用向空中抛洒粉尘辅助降落，所以也会比火星降落简单。

4、月球上的地质活动已经停止，不用担心地震，再加上重力小，可以大量开发地下空间，地下空间的跨度也可以做到很大，让人们感觉更空旷，更舒展。

5、在地下空间中，由于自然存在重力约束，可以很容易地维持较大密度的空气。星球表面的空间站或者太空的空间站的空间都很狭小，因为维持一定大气压对结构要求很高。

6、只有具备了较大的空间，才能谈论生物圈。星球表面的几个空间窄小的气泡是肯定不行的。这也是生物圈2号失败的原因之一，生物圈需要足够的复杂性和体量。

7、月球芯部有大量不同种类的金属。由于月芯温度已经不高，而且固化，我们可以直接钻探到深层，甚至芯部，以获取大量地球上难以开采的贵金属，如钌、铑、钯、锇、铱、铂等。

月球的不利因素之一是昼夜周期长。所以开始的时候，最好的地点在南北极附近，这里不但有月球上最重要的资源——水，还因为月球的自转倾角小，有些地方常年都可以被太阳照射到，也就是没有夜晚。也可以稍微建高一点，反正月球重力小，又没有风雨。以后可以全球电力联网，而且人在地下活动，上面是白天还是晚上并不重要。

至于氦三，到现在为止，看不出有什么意义，还极难开采。

火星距离远，发射有窗口期限制。这是很大的一个劣势。这种差别是北京到天津与北京到布依洛斯艾利斯之间的差别。

火星还有一个劣势是她的轨道偏心度大，自转轨道倾角也大，因此季节变化就很大。考虑到火星的一年是地球的两年多，季节变化更极端，定居点就会有很长一段时间很难熬。

因为现在我们很快将跨入人工智能时代，如果不考虑住人，上面提到的火星表面上的优势都没有了。月球是唯一的选择。根本不需要考虑。火星矿产开发和冶金都很困难，因为能源不足。

所以，无论住人不住人，月球都是人类宇宙开发前哨站的第一选择。

火星有可能是第一个改造成能住人的星球，但是必然在大规模开发月球之后。

参考：

wang-xiao-yu-8-70 网友的相关建议:

首选火星，毫无疑问。不说废话，上干货。

先进行一下两颗星球的基本数据对比：

火星有大气层（虽然密度不到地球的百分之一，但毕竟是大气层），一天是24个小时多一点，日间温度是零下50摄氏度至零上10摄氏度，重力将近地球的40%。

月球没有大气层，一天有672个小时，日间阳光直射处温度超过100+，夜间温度可以低到零下180——白天连液态水都待不住，晚上再冷点就可以将氮气液化了。

如果说长时间的低重力环境可能会造成骨质流失、脑部供血过多之类的问题，那么请注意，地球的重力是火星的2.6倍，而火星的重力还是月球的2.4倍。

换你，你愿意去哪个星球？

然后，让我们讨论一下殖民地的建立。

月球上有聚变用的氦3，然而我们什么时候能做到可控核聚变？而移民火星，完全是现有技术就可以做到的事情。

要知道，不管一颗星球的资源储量有多么丰富，有一件事是必须考虑的——开采难度。

在一个最低气温快可以制造液氮、而且没有丝毫大气层的环境下……考虑一下机器运转环境吧，拜托。更别提居住环境了。

人类的生存，在火星上比在月球上简单太多了，而且除了开始阶段以外，并不需要太多来自地球的支援。

首先，是水——火星上有充足的水，而且不只是两极地区的大块冰层。

在两次海盗号的登陆地点，从最表层10厘米随机取得的土壤里，都发现了占质量1%的水。考虑到地表土壤是土层最干燥的部分，而且测试过程只是30秒的加热，以及样品在测试前已然在15摄氏度的干燥环境中放置了好几天——1%的结果已经很不错了。

要知道，火星上非常常见的蒙脱石黏土，能够吸收占自身重量百分之几十的水分。多烤烤，总能烤出不少结合水。保守估计，最容易得到的表层火星土壤中，都有着4%的含水量。

在月球上，你能找到这些？

烤土取水需要大量的能量，有趣的是在火星上这一点都不难以解决。

能量怎么来呢？

行星际殖民的最初期能源，以我们现在的科技水平设想，无疑是化学能源。

火星上有取之不竭的二氧化碳。这意味着只要你带上几吨液态氢，就可以用二氧化碳和氢的反应，制造出甲烷和水。6吨液态氢，足以制造108吨甲烷——而且这个反应的副产物是氧气和水，用途有多么重要你懂的。

月球上你给我找一点点能够立刻派上用场的资源来看看？

而且这一步骤完全可以在人登上火星之前，用机器人和一套小型自动化工厂先工作起来。这意味着到了火星之后，初期的殖民者立刻就可以开始使用火星本土产的电力、水、氧气。而且考虑到第一批殖民者很可能需要经常返回地球，那么制造出来的甲烷又足以作为宇宙飞船的推进燃料……

立足脚跟之后，什么形式的能量适合用来作为长期能源供应？

太阳能，对不对？这在太阳系内是真正的取之不尽用之不竭。

而火星上的表层土壤，最常见的材料就是二氧化硅。从地球上多带一些碳粉，拿去火星与土壤里的二氧化硅加热，便可以得到硅了。当然，这样做纯度还不够，不足以制造太阳能板。所以你需要将粗硅放在热氢气里过浴，得到硅烷。然后再将硅烷高温分解——然后就可以得到太阳能板和计算机芯片的原材料了。

另外，这个反应的中间产物硅烷还有一个特性，那就是它可以在二氧化碳里燃烧，产生大量能量……对了，之前我们说火星大气中占份量百分之九十多的免费气体是什么来着？

嗯哼，下一步是什么来着？

讨论一下初期基地的建设材料吧。

火星的土壤中还含有大量的钙和硫，在化学上以石膏的形式存在。已经有实验证实，仅仅是将火星土壤弄湿再晾干，硬度就可以达到比地球上的常规水泥的一半多。要是加水烘烤，你就得到了火星基地的初期建设材料——某种火星特产的红砖。不用担心浪费水，反正烘烤的过程中水分都会乖乖跑出来的。

不过因为这种红砖的抗张力较弱，所以你需要采取一种加压的建筑结构，比如罗马式拱顶。但这样更有种古典的美感，不是么？再加一层塑料膜防止气体渗透，初期的火星基地就OK了。

顺便一提，大气中的二氧化碳可以用来制造塑料，但还是需要纯氢气。可以预想，氢气会是火星殖民地最重要的战略物资。除了从地球上带氢气以外，两级冰盖大量的水分，可以用来制取氢气——放心，太阳能电池板彻底铺开之后，可以提供足够的电力。

在初期的基地建设过程中，我们还需要大量的金属材料，比如铜——火星上有许多，而月球上貌似并没有。这个无需多说，因为据我所知铜好像是人类常用的金属中最容易冶炼的了。

还有铁。在火星的重力环境下，铁的韧性和硬度不变，而重量却降低到了近乎于铝的程度——妙极了。然后，火星为什么是红色的呢？因为那整个就是一大号赤铁矿！

金属、塑料、玻璃、陶瓷……各种材料都可以在火星本地生产，无需从地球运输。相比于月球，这个怎么样？

而且还是那句话，火星的气候环境比月球温和得多，可以预想，各种化学反应和工程建设的难度也要低得多，至少是以目前人类的技术手段就足以解决的。

在月球殖民和在火星殖民是两种完全不一样的思路。在月球上殖民，你需要从地球上运过去大量的工业材料和生活物资；在火星上殖民，你就要把自己当做一个火星人，尽量用手头可以找到的东西解决问题……

对了，刚才说什么来着？生活物资？

我们再来说说火星上的土壤。

之前说了土壤里有这个有那个，难道火星土壤比地球土壤还要富饶？

恭喜你，答对了。

磷、钙、镁、硫、铁、锰、锌、铜……各种元素，火星土壤的含量都比地球的含量更高，而且往往不止一两倍。除了钾的含量少了许多，以及氮的含量难以测得，其他元素都没有任何问题。仅缺的两三种元素也可以从地球带去然后循环利用，而其他的许多种元素则不用担心。

还记得么？《火星救援》里的男主角可以在火星上直接种土豆来着。

对有机物来说最重要的是哪三种元素？氢、氧、碳、氮。刚才已经说过了，碳氢氧这三种是大量存在的。

以前的火星探测活动中，科学家们并没有将注意力放在氮元素上，不过去年年底的消息，好奇号探测车发现了生物可直接利用的氮元素（硝酸盐形式），而且含量不少。

嗯哼，跟月球比一下……算了，没法比。

月球上不仅缺乏生命必需元素，工业上需要的金属也缺了许多。而火星，简直就是个为人类准备的工业和农业基地！

就算是说到核聚变材料……火星上有五倍于地球的氘。

而且相比于月球，火星的最大优势是——只要地球初期好好推一把，在那上面一个高科技小社会是可以自给自足的。

自给自足。

重说三……然后，这篇答案也就差不多。

答案中涉及到的数据基本都来源于《赶往火星》这本书，作者是著名的火星专家罗伯特·祖布林，推荐去看看。

然后，我所在的星巴克要打烊了，店员在催我滚蛋。所以不多说了，就这样吧。

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时隔将近一天之后的更新：

首先，再次声明，这篇回答是根据祖布林的《赶往火星》写成的，基本上每一个数据和方案都是从书里查到的，包括殖民火星、建设基地、利用资源……我没有虚构任何东西，我只是脑洞和资料的搬运工。如果有疑虑，如果对这个问题真的感兴趣，请去看书，谢谢。

如果一定要我放一堆公式和计算结果上来，当然不是不可以，问题是大多数人其实不怎么看那些。如果真的感兴趣，为什么不自己看看那本书呢？不愿意花钱的话，网上也可以下载啊。

至于这本《赶往火星》的作者——【罗伯特•祖布林（Robert Zubrin），美国著名航空航天工程师，先锋航天公司总裁，曾任洛克希德•马丁航天公司高级工程师。】

对于这本书的评价，阿瑟·克拉克亲自写了序言。卡尔·萨根则表示：“祖布林几乎单枪匹马地改变了我们在这个问题上的想法。”

要是连卡尔·萨根是谁都不知道那我真的没什么可说了。

评论区里有那么几位冷嘲热讽的朋友，然而提出的嘲讽却大都让我啼笑皆非。比如甲烷化反应都不知道的同学在质疑我是否学过中学化学，比如我确实说了加热二氧化硅得到硅，但之后也说了要在热氢气里过浴，而且另外还需要制备硅烷以提纯……总之，请把干货拿出来。我可以摆出我写的所有信息和数据的可靠来源，请质疑的朋友也摆出同样可信的资料。

认真提出意见总是要冒着被喷的危险，而喷人者却往往无需为其言论的可靠性负责……也罢，随便吧。

最后，放一篇还算应景的诗在这里吧：

从此以后，

我向太空张开自信的翅膀，

不畏水晶或玻璃的藩篱，

我划破长空，

朝着无限翱翔。

我从自己的世界飞往其它世界，

探索永恒之域，

其他人只能遥望的地方，

我将遥远的路途抛在身后。

-------------乔尔丹诺.布鲁诺

ma-qian-zu 网友的相关建议:

给高票答案补充几张图，仅仅从景观和地表形态来说，也是火星更接近地球啊。很多火星照片看了，让你以为自己身处地球的干旱地区：

火星上的三星连珠，木星金星还有……地球

火星落日：

火星日食（火卫二挡在太阳前面）

实际上不能全挡住，连续看是这样的景象：

俯瞰火星上的沙尘暴。

干旱的平原：

近距离看远方的小旋风

当然看视频更有感觉（可恨知乎不许gif，请点下面的链接看动图）

火星上跑来跑去的小尘卷

诚然火星的条件比地球上的极地或戈壁还要恶劣，但哪怕是从直观感受来看，这也是一个可以让地球人“理解”的星球，不是一团火焰也不是一团气体，不是从裂缝里喷出粘液的冰球，地表也没有明晃晃的金属或酸液，更别说地表下很可能有冻结的水。可以说，就人类目前可以期望的技术条件，火星是唯一能建立长期基地的地方。这好比相亲，虽然火星姑娘未必长的有多漂亮，脾气也未必有多好，但她起码是个人，而其他相亲对象甚至都不能保证是两条腿两只眼睛，你的选择不言而喻。

相关回答：

一个行星要在什么情况下内核会停止，怎样才能再次活动起来？ - 马前卒的回答

pi-bo-shi-tai-kong-jing-niang 网友的相关建议:

先说答案：火星完胜。

（预告：文末精酿粉丝专属福利）

一个永久太空基地需要满足资源丰富够用、生活便捷、后续航天开发跳板意义明显等基本条件，火星在这些方面都有月球不可比拟的优势。

火星VS.月球，到底哪个好？

1.火星拥有海量原位资源

火星是与地球同时期形成的岩质行星，与地球构成类似，处在宜居带内，保有稀薄大气和水资源。大气中95%以上是二氧化碳，南北极冠顶部蕴藏海量干冰，底部蕴藏水冰总量超过地球的格陵兰岛。表面有太阳系最高大的奥林帕斯山和最宽广的水手峡谷，那里可能带出海量矿藏。

火星表面积约为地球的28.4%，与地球陆地面积接近，且几乎没有开发阻碍。对于一定人口的太空基地而言，火星基本可以实现原位资源利用，自给自足，且人均资源会极其丰富。

而月球过于渺小，质量仅为地球1.2%，引力小，缺乏地质运动，几乎失去所有空气，水含量极少，极度贫瘠。

2.火星更加宜居

以平太阳时计算，火星上一天仅比地球长39分钟，白天黑夜与地球节奏类似。它的自转轴倾角与地球接近，四季分明。由于大气和沙尘的存在，会有日照和天气的变化。探测器和人类几乎可以每天按照地球习惯工作。

而月球在漫长岁月中被地球潮汐锁定，自转周期与公转周期相同，约28天。这意味着黑夜和白天各14天，且在背面永远无法看见地球，极大影响能量收集和储存、执行任务稳定性和人类生活体验。

以在月球背后的嫦娥四号和玉兔二号为例，必须依靠中继卫星鹊桥号才能与地球通信，必须休眠度过持续近14天的黑夜，漫长的白天暴晒下也需要长时间“午休”暂停工作。

3.火星更适合作为星际探测跳板

火星是太阳系八大行星之一，处在地球外侧，是离开太阳系必经站点。它靠近太阳系内的宝藏地带-小行星带，这里拥有海量且易于开发资源，例如灵神星（16 Psyche）就有对于人类而言近乎无限的金属资源，从火星开发小行星带难度远低于地球。

此外，飞过火星就是太阳系内超级引力弹弓，木星。无论是电影《流浪地球》里的剧情，还是现实中人类唯五（先驱者10/11号，旅行者1/2号，新视野号）的飞出太阳系使者，都把木星当作迈向更远深空的最有效办法。

而月球仅是地球的卫星，被牢牢困在地月系统内，距离地球平均38万千米，甚至远小于地球希尔球边界的150万千米，而只有迈过希尔球才有资格说迈入行星际。

因而，人类探月的巅峰停留在上世纪60/70年代的阿波罗登月。再次掀起的热潮，如中国嫦娥探月、美国阿尔忒弥斯计划，也是更多为后续开发火星做技术准备。21世纪后，火星探测的热度越来越高。虽然由于地球和火星之间距离原因，探测窗口仅26个月才一次，但人类一直在努力抓住几乎每一次机会。

2020年7月23日，中国航天也抓住了今年最理想的探测窗口。首次火星探测任务天问一号，搭乘最强力的长征五号火箭，从文昌航天发射场成功出发迈向下一站火星！它要挑战近些年火星探测最高难度，一次完成“环绕”、“着陆”和“巡视”三大工程目标。环绕器和巡视器也携带了13项科学仪器，能从火星上空和表面传回有关火星大气、磁场、地质地貌、土壤、水资源等的最新情况【1】。

目前，中国四大航天发射场矗立，长征火箭家族不断扩容，新一代风云卫星更好观天测地，北斗卫星导航系统全面建成，东方红五号通信卫星平台超越所有前辈，远望航天测量船、天链卫星、深空通信站构建新时代信息烽火台。嫦娥玉兔，依然在共赴月宫【2,3】。天问一号，已经揭开了行星际探测计划的大幕，相信移民火星不再是梦想。

高频的发射计划和一个个充满纪念意义的足迹，让“中国航天”成为2020年全民关注的焦点。为了让大家更好地了解中国航天历史和知识，2020年9月12日，龙湖商业X北京神州航天传媒将带来“星河游记——中国航天2020科普互动展”，在龙湖北京长楹天街（地铁六号线常营站）东区1层正式开幕，持续到10月25日。非常适合航天迷、天文迷的朋友们去打卡。

展览全景图@龙湖北京长楹天街

我还了解到此次展览是中国航天的首次在购物中心展出，通过五大场景回顾中国航天发展的峥嵘岁月和重大事件，重点展示载人航天、探月、探火等航天任务。

展览入口效果图@龙湖北京长楹天街

参观者可以搭乘“火箭航班”，参观东方红一号、神舟五号、嫦娥一号等一系列珍贵道具模型，了解中国航天发展历程的重大事件；

在“空间站核心舱”展区体验航天员生活，通过执行空间交会对接任务——“百米穿针”手动对接，现场观看中国航天60载奋斗历程的精彩影像，以及通过VR体验超震撼的模拟出舱过程，感受航天员漫游星河的神秘历程；

“奔向月球”展区，按1:2比例还原嫦娥四号真实登月场景，为参观者揭开月球背面的奥秘。体验者还可以通过裸眼3D，立体声环绕，360度超广角4K高清球幕影院（收费区），观看北京神州航天传媒制作的科普特效纪录片；

在“火星计划”展区，可以提前畅想“火星未来城”的生活、机械臂种植航天植物等。周末展览还会邀请航天英雄和专家们，他们的星河讲座会揭示更多精彩的航天故事。

展览空间站核心舱区域效果图@龙湖北京长楹天街

“火星和月球，你最想去哪个星球？“在本文下互动留言原因，截止9月11日16点评论区获得赞同数量前15名的读者，就能获得本次中国航天展的球幕影院免费门票一张！（9.12-10.25 展览期间，凭获奖后台截图到长楹天街4层会员中心10:00-22:00领取，球幕影院展览期间每天21:30停止检票）。

参考文献：

【1】耿言, 周继时, 李莎, 付中梁, 孟林智, 刘建军, 王海鹏. 我国首次火星探测任务[J]. 深空探测学报(中英文）, 2018, 5(5): 399-405.

【2】从起飞到定点的9个昼夜——东方红五号卫星公用平台首飞试验星实践二十号成功定点纪实. 中国航天报，2020-01-08.

【3】风云四号A星. 国家卫星气象中心, https://fy4.nsmc.org.cn/nsmc/cn/satellite/FY4A.html.

xiuquan-yu 网友的相关建议:

我很怀疑太阳系内是否有“外星永久殖民地”这种必要

如果你获得在太阳系内移民的能力那肯定有太阳系内贸易的能力

而贸易看禀赋和相对优势

除非生物学革命使得粮食生产完全离开农业靠聚变合成之类否则地球怎么看都是太阳系内最适合农业生产的自由贸易情况下其他行星不会自己生产粮食而是从地球进口行星作为富矿或者工业基地

这样行星肯定狂攀自动化科技工人越少越划算

结果最后大家主要人口还是住在地球其他行星与其说是殖民地不如说是农田和厂房除了少量维护人员常驻其他人顶多是来上班、出差的

而太阳系内真正人口聚集的地方不是殖民地很可能是物资中转站之类的地方这种地方一般喜欢建在各种拉格朗日点

所以第一个“外星殖民地”可能不在月球也不在火星而是同步轨道站、地月拉格朗日空间站、火星高轨道空间站之类纯粹人造的太空港口城市零重力才有高吞吐量月球和火星表面反而没多少人口毕竟聚变时代质量即资源而太阳系行星质量的大头在木星要开发也是开发它往火星表面移民实在没啥卵用火星表面大概长时间是美国狂野西部那种赶脚

另一种情况粮食生产真的完全脱离农业靠碳氢氧合成那基本上你有一个聚变发动机和完善的碳循环系统那人类可以在宇宙任何一个角落建立殖民地人类会一窝蜂跑到资源密集的行星轨道上封邦建国类地行星都成了后娘养的了就

ncc21382 网友的相关建议:

拉格朗日L4、L5点比月球、火星都适合。

月球坑爹在一天等于地球上一个月，这给人生活作息和利用太阳能都带来不便。火星相对远，沙尘暴也阻碍太阳能的利用，还会影响设备寿命。那稀薄的大气层很坑人，一方面导致降落需要热防护系统，一方面又因为稀薄低导致降落伞等气动减速效果差，增加了风险。此外火星上可能存在或者可能曾经存在生命也是严重的潜在生化污染风险，NASA计划用4级生化安全等级（和埃博拉病毒同等待遇）设施处理以后从火星获取的样本。

太空殖民先驱——普林斯顿大学物理教师吉拉德·奥尼尔提出用月球、小行星提供材料，在地-月拉格朗日L4、L5点建太空殖民地最合理。

拉格朗日L4、L5点是太阳-地球引力平衡的位置，非常稳定，无需任何推进剂就能永久保持位置。同时有永远不间断阳光照射，可以充分利用太阳能。因此非常适合发展太空殖民、太空工业，然而有点远。

幸运的是地球-月球之间同样存在拉格朗日点，地球-月球拉格朗日L4、L5点也很稳定，而且从地球去地-月拉格朗日点所需能量和去月球轨道差不多，远低于去月球表面。地-月拉格朗日点和日-地拉格朗日点的劣势在每个月光照可能有极短时间被地球遮挡。

地-月拉格朗日点见下图，太空殖民是地-月拉格朗日点，不是日-地拉格朗日点，之前我打错了。

从近地小行星和月球获取材料在L5、L4点建巨型空间站作为太空城市、太空工厂在短期内无疑是最佳选择。这样的空间站每个可容纳的人口至少上万，甚至可以有几十万、上百万。太空殖民空间站能轻松提供提供巨大的宜居环境，内部连续打空间可能会比月球、火星上的城市宽敞（微重力下施工方便），通过缓慢的旋转模拟人工重力。从技术上而言不存在什么问题。现在空间站建的那么小是因为受限于运载火箭整流罩容积和发射成本。然而当用上了月球、近地小行星的资源就不存在那些限制了。

奥尼尔教授认为L5点太空殖民社区巨大而舒适的居住面积、丰富的资源、无限的能源（太阳能）将会有效解决地球上领土争端、资源纠纷、人口爆炸等问题。我觉得把高污染工业搬上太空也能有效保护地球环境，微重力、高真空、无限能源等对工业的价值更不用多说。

主流太空殖民空间站构型主要分三种：斯坦福圆环、奥尼尔圆筒、伯纳尔球体，我个人认为“斯坦福圆环”构型最适合初期万余人左右、中小规模殖民。而伯纳尔球体则更大一些，适合数万乃至更多人生活。至于奥尼尔圆筒更适合几十万乃至更多人居住，这些空间站的质量可达几百万甚至上千万吨。下面贴一些图。

斯坦福圆环构型

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伯纳尔球体构型

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奥尼尔圆筒构型

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有人可能觉得太宏伟难以实现，请想想现在人类在有重力阻碍的地球上就有各种令人惊奇的巨型工程，何况在引力抵消平衡的L4、L5点？碳纤维、碳纳米管等新材料的发展成熟会让实现起来更容易，至于透明部分就用坚硬的三氧化二铝（蓝宝石）。辐射屏蔽则是月球、小行星土壤，这些物质同时还能作为流星撞击的防护层。在空间站足够大的情况下，其大气本身就能起到一定辐射屏蔽作用，日夜循环则是反射镜的开闭实现。食物、氧气、水等自给自足，产业则是太空工业，包括制造业（高真空、微重力优势以及建造组装大型飞船）、建筑业（建造其他空间站包括给地球输电的巨型太阳能发电卫星、服务业（飞船休整、旅游等）。

在上世纪70年代奥尼尔教授曾认为20世纪末、21世纪初就能初步实现建太空殖民空间站，然而因为航天飞机经济上的失败导致这梦想不得不暂时搁置。可以想见，当完全可重复使用发射系统实现廉价的天地运输，太空殖民空间站无疑会再次变得诱人，不再是空想。至于谁投资，我觉得这性质类似于国家建新城市、特区，本身也属于人造国土。而月球的地位是工业、矿业中心，不会有大规模殖民。

有人觉得材料运输贵会增加成本，实际上奥尼尔教授提出在月球上用质量加速器（可以说是大口径电磁线圈炮）把月球开采的矿物发射到拉格朗日点，由机器人用特殊装置捕获。同时质量加速器也能作为近地小行星拖船的引擎，通过发射小行星上的土壤、岩石等物质产生反作用力从而实现变轨，推到L4、L5点用于建设。人工方面，大量使用机器人干也不贵。

更妙的是目前已经发现地球也有准特洛伊小行星—— 2010 SO16 、 2010 TK7 就在日-地L4、L5点附近，以后如果从地-月拉格朗日点扩张到日-地拉格朗日点的话可以就地取材了。我相信这样的小行星以后会发现更多的。

有人问在拉格朗日点能放一个还是更多空间站？对于这个问题请搜索特洛伊小行星就知道了，特别是木星特洛伊、海王星特洛伊小行星群，都在其和太阳的拉格朗日L3、L4、L5点上。最大的木星特洛伊小行星直径超过200千米，比星球大战的死星还大，海王星特洛伊小行星里也有个头超过200千米的。特洛伊小行星数量非常多，据估计直径超过1千米的木星特洛伊小行星达100万颗。海王星特洛伊小行星的数量可能也毫不逊色。所以不用担心空间站挤满，至少几万个城市级大型空间站肯定没问题。至于空间站之间乃至其他原因可能导致的极其微弱扰动，可以用太阳帆修正，无需任何推进剂。

此外简单的想一想，如果L3、L4、L5点的物体容易受扰动而互相碰撞，那木星特洛伊、海王星特洛伊小行星群早就撞的合并成行星了，而不是依旧是无数小行星。下图是木星特洛伊小行星示意图，注意也根据位置分成三群，分别对应L3、L4、L5点。

NASA计划于2021年发射的露西号飞船就是前往那里的（下图）。奥尼尔的殖民空间站可以看作人造地球特洛伊小行星。

有人说生产光伏电池的污染和成本问题，其实在外太空还能用更廉价容易制造的光热发电。用镀铝的聚合物薄膜制成巨大的反射镜，聚焦阳光去烧水或者液氨成蒸汽推动涡轮机发电也可以加热斯特林发动机的热端发电。这相对容易制造，3D打印加数控机床就行。在地球上大型太阳能发电站基本也是光热而不是光伏发电，国际空间站前身自由号空间站就考虑过光热发电，当然那是基于斯特林循环而不是烧蒸汽（兰金循环），虽然效率不如烧蒸汽驱动涡轮机但是能更小巧，见下图。

下面是我简单翻译的NASA的太空太阳能热蒸汽发电系统示意图

下面是地球上的聚光太阳热发电，用反射镜聚焦然后烧水驱动蒸汽涡轮机发电而不是光伏电池。

有人觉得这光热发电很庞大笨重，那请看下图，NASA研究的用在空间站上的兰金循环聚光太阳能热发电系统，桁架粗细和国际空间站差不多，感受一下究竟大不大。

关于水源的问题，目前已发现月球两极陨石坑里有数以亿吨的冰，这是最佳的来源。从主带小行星搬运也不是不可能，由于太空中只有辐射传热，用多层高反射率隔热薄膜裹住富含冰的小行星拖过来就行。

关于小行星采矿，NASA有个小行星重定向任务（ Asteroid Redirect Mission ），某种程度上也能算小行星采矿的试验，捕获近地小行星上的巨石运到月球附近。可惜今年年初预算被砍，不过技术上真的没任何问题。

有人一再问为啥不建月球？因为从近地轨道去L4、L5需要4100米/秒的速度增量，而从近地轨道去月球表面则要6300米/秒速度增量，整整多了2200米/秒，这意味着需要消耗更多推进剂。此外从月球表面起降也需要起落架、相对强的引擎，意味着高效率低推力的离子推进器无法直接抵达月球表面，但能抵达L4、L5点。并且无论从地球还是月球去L4、L5点都比较经济。可以说有利于从地球运设备运人，也有利于利用月球开采的矿物。而且不受日夜变化，每月只有极短的时间被地球阴影遮挡（相当于月食）平时都能使用充沛的太阳能。在月球的话一个月里有一半时间连续见不到太阳，也就是月夜。舒服吗？此外居民区一定要建在采石场、水泥厂等建材生产设施旁？月球相当于工业区特别是矿区，L4、L5相当于定居点。

和需要同等速度增量抵达的绕月轨道相比，由于是引力平衡抵消点所以L4、L5非常稳定，无需维持，而在月球轨道则受引力扰动和月球极其稀薄的大气影响就不稳定，需要推进器点火修正、维持否则早晚坠毁在月球上。

建设并且维护天基巨型太阳能发电系统也是L4、L5城市群的重要业务。天基太阳能发电站是一种轻巧的超巨型结构卫星，长宽数以千米计。每个巨型太阳能发电卫星输出功率至少5000兆瓦，超过著名的胡佛大坝（ 1345兆瓦）太阳能发电卫星的电力通过微波或者激光来无线传输到地面，理论上效率能超过60%。波束和地面接受系统经过优化不影响环境保护，人站输电波束中心都没事。

这能很好的解决地球上的能源问题，也让偏远地区包括海岛能从天上接电，无需自备发电机或者拉长长的电网。当然这些太空太阳能发电卫星用月球上材料建造。下图就是月球上用来发射矿物到太空的质量加速器（巨型电磁炮）。

最后总结强调一下拉格朗日L4、L5点殖民的优势

1交通方便最省力，需要的速度增量和地球前往月球轨道差不多，比从地球去月球表面着陆低的多，更不要说跟去火星比了。这能大大降低运输成本，更好的是从月球去L4、L5点也非常方便，有利于月球矿产的运输，可以说从L4、L5去月球、去地球都容易，如同交通枢纽一样。具体关系见下图，当然L5是指地-月拉格朗日L5点

2.有几乎不间断的日光照射，不受日夜和恶劣天气（例如火星上肆虐的超级沙尘暴）影响，提供了充沛而免费的能源（太阳能发电），有助于生活和生产，当然这是远一些的日-地拉格朗日点，而地-月拉格朗日点还是会有极短时间被地球阴影遮挡的影响（相当于月食，时间自己感受），但比月球、地球的日夜变化好很多很多了，请问谁喜欢每个月连续15天白昼再连续15天黑夜？空间站居住区的夜晚用反射镜的开合实现。

3.不用担心各种例如地震、滑坡等破坏巨大的地质灾害影响，月球就有力道不小的月震。

4.微重力环境下便于建设施工，微重力和高真空本身也对制造业例如、蛋白质晶体、半导体芯片、冶金等非常有价值，可以轻松生产地面乃至月球无法生产的独特高质量产品。这方面不难查，月球火星表面不是失重。

5.无需担心潜在地外生物感染危害，火星上因为可能存在或者可能曾经存在生物，而存在微生物感染危害人生命健康的风险（想想埃博拉恐怖不恐怖）。

6.在合适的半径和转速的情况下，巨型殖民空间站居住区的模拟人工重力和地球相同，都为1G，而不是火星和月球的低重力，有助于健康避免骨质疏松等问题。自旋产生的模拟人工重力无需燃料维持，惯性永远转动，因为没有阻力。

7.可以任意扩大面积，用小行星和月球的矿产建空间站不占用任何星球的土地，太空的空间很大，能放数不清的空间站。

8工业无需担心环保问题，哪怕是最危险的核废料在高真空、荒无人烟、浩瀚的太空中也危害不了生物圈，真空无法燃烧，泄漏的污染物也会被太阳风吹出太阳系。

9.大规模太空工业有助于以后进一步开发宇宙，特别是殖民空间站积累的经验可用于恒星际飞行的世代船上。使得人类离开太阳系定居其他恒星的行星。

10.通讯方便，无需中继卫星，始终能对着地球，也不存在明显的难以忍受的通讯延迟（火星距离远就有严重的通讯延迟）

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