1. 极端环境适应
- 辐射防护：月球缺乏磁场和大气层，宇宙辐射强度约为地球的200倍，需开发高效屏蔽材料（如含氢复合材料）或地下建筑方案
- 温度控制：月面昼夜温差达300℃（-173℃至127℃），需多层隔热+主动温控系统，能源效率要求极高
- 微重力影响：月球重力仅地球1/6，长期居住对骨骼肌肉系统影响需新型对抗措施研究
2. 生命维持系统
- 闭环生态系统：需实现水回收率>95%，氧气再生率>90%，当前国际空间站技术尚不足以支撑永久基地
- 食物生产：月壤缺乏有机质，需开发人工基质栽培（如NASA的Veggie系统），但光照周期调控面临能源挑战
- 废物处理：封闭环境下有害气体积累（如氨气）的实时监测与净化技术尚未成熟
3. 原位资源利用（ISRU）
- 水冰提取：极区水冰开采需在-230℃环境中作业，热控钻探设备开发中（如Artemis计划的PRIME-1任务）
- 氧气制备：NASA的ROXY技术可将月壤铁氧化物转化为氧气，但转化效率仅40-50%，需突破性提升
- 建材制造：ESA的PROJECT PAVER验证月尘3D打印，但月尘静电吸附特性导致设备故障率高达30%
4. 能源供应
- 持续供电：月夜持续14天，需核动力（如Kilopower反应堆）与太阳能组合，但小型核反应堆的辐射安全管理尚未验证
- 能源传输：月球基地模块间距超1公里，无线输电效率不足60%（当前最优纪录为日本55%）
5. 建设与运输
- 重型载荷运输：SLS火箭单次运力40吨，建设百吨级基地需10次以上发射，成本超600亿美元
- 自主建造机器人：ESA开发的轻量化机械臂（负载仅25kg）无法满足大型结构装配需求
- 月面粘接技术：普通焊接在真空环境失效，ESA测试的微波烧结技术成品强度仅混凝土的1/3
6. 通信与导航
- 延迟通信：地月通信延时1.28秒，实时远程操控受限，需发展AI自主作业系统
- 精确定位：缺乏GPS，中国计划2024年发射"鹊桥二号"中继星构建月球版北斗，定位精度目标10米
突破方向：
- 中国"嫦娥七号"将验证月壤熔融成型技术
- NASA的MITTIC项目研发月尘防护涂层（2025年测试）
- 俄罗斯计划2030年前测试月球核电站原型机
这些技术挑战的攻克需要全球航天机构协同创新，预计2035年前可能实现中小规模（10人以下）月球基地的初步运行能力，但完全自主可持续基地的建设仍需重大技术突破。
