科学家很早就开展月球表土提取氧的方法研究，他们利用“阿波罗”飞船取回的月球沙土进行实验，在1000益的高温下，将月沙中的钛铁矿和氢接触生成水，再将水通过电解提取氧。研究表明，提取1吨氧，约需70吨的月球表土。考虑到在月球上生产的特殊情况，建议在月球基地建设的同时，应考虑配备一套小型的化学处理设备，利用太阳能作动力，每天大约可制备出100千克的液氧。具体工艺流程是利用月球岩石在高温下与甲烷发生反应，生成一氧化碳和氢。在温度较低的第二个反应器中，一氧化碳再与更多的氢发生反应，还原成甲烷和水。然后使水冷凝，再电解成氢和氧，把氧储存起来供使用，而氢则送入系统中再循环使用。据预测，月球制氧设备，最初是为给月面上航天员提供氧气之用，但他们需要的氧气并不多，一个12人规模的基地，每月也只需要350千克氧气。而一套制氧设备连续工作后，可生产出相当数量的氧气。因此，在月球基地建设时，应同时建造一个永久性的液氧库，以便供给航天器作为低温推进剂燃料使用。
十分有意义的是，在制氧过程中经过化学处理后得到的“矿渣”，却成了上等的副产品。这是因为它含有丰富的游离态硅和可供”炼的金属氧化物，只要采用适当的工业方法便可继续”炼，炼制出工业上极有使用价值的金属钛。
科学家们提出的制钛工艺流程是将“矿渣”通过机械粉碎、磁选，提取出铁钛氧化物，在1273益高温下加氢处理，生成氧化钛，再以硫酸置换出其中的铁，接着和碳混合，在700益的温度下通入氯气，经过化学反应后生成四氯化钛，然后在2000益高温下加热，投入镁以便脱出氯，最终得到熔融态的钛。
铝的精制方法更为新颖，月面上的铝是由称之为斜长石的复杂结构所组成，倘若用常规精炼方法制铝，在月面上很难获得成功。科学家们经过反复试验与研究，提出了一套炼铝的新的工艺。具体做法是将月岩粉碎，在1700益下加热熔化，然后在水中冷却至100益制成多质的球，再经粉碎，在其中加入100益的硫酸，即可浸出铝。用离心分离法和过滤法除去硅化物后，再将它在900益的温度下进行热解反应，得到氧化铝和硫酸钠的混合物。随后洗去硫酸钠并进行干燥，再与碳混合加热的同时，加入氯气与之进行反应，生成了氯化铝，经电解，获得最终产品——纯铝。
建筑业离不开玻璃，因此在月面上生产玻璃显得尤为重要。通常的玻璃是由71%~73%的氧化硅，12%~14%的碳酸钠，12%~14%的氧化钙组成。月球土壤中含有40%~50%的氧化硅，在月面上制造玻璃是以硅玻璃为主。其精制方法较为简单，即在月球土壤中根据需要加入各种微量添加物，用硫酸溶解出一些无用的成分之后，在1500~1700益下熔化，然后经压延冷却，即可制成月球玻璃。
随着月球资源开发取得相当惊人的成果，试生产阶段已告一段落，小型试生产的产品已远远不能满足需求，需要进一步扩大再生产，使月球生产活动逐步走向批量化生产。与此同时，由于进入月球参加开发的人员增多，所建月球基地已显得拥挤不堪，需要完成改建、扩建基地工程，这无疑需要大量的建筑材料，尤以对混凝土的用量为最大。值得庆幸的是，制造混凝土所需的沙土、石子、水泥，都可以就地取材。混凝土结构具有成本低、易于成型、抗辐照等优点，是建设月球基地最有希望的建筑材料。新型月球基地，可根据设计采用混凝土预制的舱体来建造。当然，被采用的月球混凝土构件的形式是很多的。
这里介绍一种通用舱段为六棱柱形的，先用混凝土制成框架和壁板，然后装配成形。这种形式的舱体的最大优点是非常灵活，由于它是六角形体，通过各个面即可向平行方向辐射扩展，亦可向垂直方向（向上）扩展，墙壁、天花板、地板，随时都可拆卸，也可根据需要再组合拼接，扩建基地，调整空间。
最后将套在它里面的圆筒式的增压舱体连接起来，便构成了一个组装式的月球基地。
人们到月球上建设基地，除了开发资源发展生产外，最终目标还是想把月球扩建成移民区，让更多的人到月球上观光、游览，或者带着全家老小移居到月球上，做一名月球人。这样一来，其建设规模更加庞大，需要的建筑材料更多，并要求寻找一种更为简便的施工方法。一些科学家提出，在南极洲应用的一种称为“挖掘—装填”的建造技术，也完全适用于月球。推土机将在月球表面的松软岩层或“浮土”中挖出一条壕沟，再把一节节的圆筒式增压舱装入沟中，连接紧固后，在它上面覆盖很厚的一层月球岩土，即可耐热、绝热、保温，又可防止辐照。科学家们已设计出一个月面研究实验基地，主要任务是进行月面上的天文观测、地貌地质调查、矿产资源勘查等。其设计规模可容纳60名航天员，能提供居住6个月以上的能源及生活必需品。
月面研究实验基地，以球形舱和圆筒形舱构成环状体，分为工作区和生活区两大部分。工作区由研究实验舱、工业生产舱、农作物种植舱、生态环境生命保障舱、管理舱、能源舱、物资供给舱、航天港等组成。其中农作物种植舱除生产农作物外，还饲养鸡、羊、兔、鱼等动物，培植藻类、蕨类植物以及水果蔬菜等。生态环境生命保障舱内配备有气体净化处理、水处理、排泄物处理设施。而能源舱主要是太阳能发电设备，在舱外平地上安放了大面积的太阳能电池阵。航天港离研究实验基地稍远一些，它是用来接待和发射月球飞船的场所。进入生活区，则是另一番天地，这里环境优美，人生活在里面感到安逸、快乐，能洗去一天的工作疲劳。生活区内有公共场所、住宅以及生活配套设施。
公共场所供航天员之间交流情感、谈天说地、互换信息、餐饮、聚会、娱乐等，航天员在柔美的乐曲声中翩翩起舞，或在影像画面中开怀畅饮，得到足够的休息。天花板和墙整体漆成白色，使人感到明快、舒适。个人住宅，为航天员个人睡眠、看书报和娱乐的空间，以蓝色和绿色这些冷色为基调，使内部装饰得较为柔和，照明布置使空间富有立体感，生活在这样的环境里，感到很幽静，容易入睡。生活配套设施有健身房、医疗保健所等。
究竟要建成什么样的月球基地，这是众多人关心的问题。一些能源科学家建议，月球上蕴藏着大量的硅、铁、铝、钛、钙、氧等元素，而这些元素地球上的已足够供人类使用，开采它们还算不上当务之急。只有氦在地球上是绝无仅有的，尤其是3氦，它是地球上没有的能源，储量相当丰富，是未来核聚变反应堆的理想燃料，因此，应优先开发建立月球能源基地。另一些能源专家则指出，还应重点建设月球太阳能发电基地。其实二者并不矛盾，这足以说明解决地球未来能源短缺问题已迫在眉睫。
由于月球和地球有着类似的地质特征，都蕴藏着丰富的核资源和建设核电站所需的原材料，因此，很适合在月球上建造核电站。在地球进行核发电时要使用涡轮和水，而在月球上，通过采用热离子和温差发电机等高效复合能量转换系统，便可直接将核能转变为电能。设想中的月球核能源基地，将包括核燃料供应厂、核发电设施和输电设施。月球上的电力，通过高传输效率的短波长激光束，也就是紫外线区的激光，输送到静止轨道上的能量中继卫星，在中继卫星上，电能被转换成在空气中具有高传输效率波长的激光，然后再传送到位于地球上的接收站。由接收站再将能量分配到各个区去供用户使用。
月球核能源基地，通常建造在月球的两极地区，因为极地是向地球进行能源传输的最佳场地。月球核能源基地一旦建成，转入稳定运行后，将全部由机器人操作控制、维护与修理，绝对不会对人类造成污染威胁。为了建立月球核能源基地，有许多工程技术问题，有待人们尽快研究解决，例如超高效能量转换系统、空间用核反应堆、空间机器人、大功率输出的高效激光生成设备、接收设备、激光传输的安全技术等。正如前面所述，月球上3氦不仅储量多，而且是一种洁净的核能源，这对于净化地球环境十分有利，对人类来说颇具吸引力。如果将它从月球上开采出来运至地球，供人类享用，无疑使人类获益匪浅。
据预测，能从月球的矿石中提取的3氦，足以满足整个地球400年能源的需要。
经测算，建设一个500兆瓦的3氦核聚变电站，每年约需50千克的3氦，也就是说，每年只要在月面上挖一个面积1.5平方千米，深3米的坑即可满足。而且它不含放射性物质并能产生更多的能量，用3氦为原料，核反应堆成本将降低一半。仅开发3氦月球资源这一点，人们就足以理解重返月球的深远社会与经济意义了。
总之，月球基地将成为人类生存延伸到地球以外星球的开端，是人类空间的第一移民区，并且也是人类向太阳系其他行星进军的中转站。月球基地的建设是一场新的技术革命，必将对世界的文化、经济、社会、科技等各个领域产生重大深远的影响。
