研究證實：月球水資源撐不起百萬人口的永久城市。

引言：2026年2月8日，馬斯克在社交平臺X上發文稱，SpaceX已經把重心轉向在月球上建造一座自我生長的城市，理由是這件事有可能在不到10年內實現，而去火星要20年以上。貝索斯此前的說法更進一層，主張把重工業搬到月球。

這些設想都建立在一個前提上：月球兩極那些永遠見不到陽光的坑裏，存着水冰。有了水，就能喝、能製氧、能種糧食、能生產火箭推進劑，不必樣樣從地球運上去。

2026年9月14日，哈佛—史密森天體物理中心的馬丁·埃爾維斯與杜倫大學的喬納森·麥克道爾在《太空技術前沿》發表了一份簡短研究報告，專門給這個前提進行了測算：即使把極區水冰按最寬鬆的上限估計，也就是10億噸，再配上國際空間站水平的98%回收率，一座百萬人口的城市也只能維持約一百年。想撐到一千年，回收率還要再上一個數量級。

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一、月球上有多少水？

論文的全部結論可以總結爲兩個數：月球上究竟有多少可用的水，一個人一年要消耗多少水。

兩個數都取了寬鬆的那一頭。

水源只算極區永久陰影區裏的水冰。月球兩極附近分佈着幾十個坑底永遠曬不到太陽的隕石坑，那裏的溫度常年在零下163攝氏度以下，水冰一旦落進去就很難再逃逸，按論文的表述，每十億年昇華不超過一毫米。

這類區域在文獻裏叫「永久陰影區」，坑底大約40億年沒有見過直射的陽光。

可用水量的上限被定爲10億噸，這是一個寬鬆的基準，10億噸水摺合1立方公里。

用水一側按美國人的消耗水平折算，最終取每人每年500噸。

這500噸裏，飲用、洗滌、衝廁這類生活用水約125噸，相當於每天300到380升；密封艙裏的氧氣靠電解水製取，每人每年再加約2噸。

佔比最大的是種糧食。按世界銀行的口徑，種出一個人一天的食物要2到5噸水，作者假設改良農業能把這部分大幅壓下來。

火箭推進劑單獨計：一艘「星艦」的二級加註一次，需要1200噸水。

爲什麼是百萬人口這個量級？

要讓月球對地球經濟產生實質影響，上去的人至少得相當於地球人口的1%，大約8000萬人，這是兩位企業家設想的規模，百萬人口只是其中最低的一檔。

二、百萬人口城市只夠兩年到一百年

不做任何水回收，10億噸水在100萬人手裏只能撐2年。

把回收率提到98%，情況變好，也只是從兩年變成約一百年。

國際空間站在2023年加裝了尿液鹽水處理器，把水回收率從94%提到98%，這是目前在軌運行的最高水平。

剩下的那2%損耗就是全部的漏洞。

按論文的算法，存續時間＝水冰總量÷（人口×人均年耗水×損耗率），所以時間與人口成反比，與儲量成正比。

要把百萬人口城市的壽命拉到1000年，損耗率得從2%壓到0.25%以下，也就是回收率超過99.75%，比空間站再提高一個數量級。論文認爲這很難做到。

研究對現實層面的註解是：一座真正的城市會多出淋浴、洗衣和適應六分之一重力的廁所，每一項都會把回收率往下拉。

前面那個寬鬆的儲量假設，本身也不太牢靠。

2022年，一篇發表於《伊卡洛斯》的綜述彙總了10套遙感數據，對65個永久陰影區逐一估算。

結果是：冰量最高的8個坑加在一起約3400萬噸，只有10億噸的三十分之一；其中最大的一個「卡比厄斯」坑（Cabeus）單獨就有約1100萬噸。

按這個保守儲量，論文裏所有時限都要同比縮短約三十倍，百萬人口城市的存續時間只剩幾年。

今年還有一條新證據。研究有團隊用NASA的「陰影相機」（ShadowCam）查看最冷的冷阱，論文引用的結果是“僅在3.5%的冷阱中確認了水”，這些位置可能含有30%的冰，混在月壤裏。

三、可持續規模：千人級到十萬人級

論文計算了10萬人和100萬人兩檔。

10萬人在零回收下能撐20年，在98%回收下能撐1000年。

研究人員對10萬人這一檔的評價是：一千年長得足夠被稱爲可持續。

人口再往下降，冗餘量就大得多了。

• 1000人相當於南極科考站越冬的人數，論文把這種規模的定居點稱作「月球村」，用起水來可以相對隨意。

• 而人口數提到1萬人時，這樣一座小鎮有大約1萬年的水，在這個時間尺度上，人類還來得及找到新的辦法。

論文把長期上限設在幾十萬人量級，30年內我們或許能在月球上有座鎮子，這大概纔是老馬老貝等人吹牛逼的實際對應進度。

四、電力管夠，水不夠用

電力不是月球人口的強約束。

原因在地形上。月球自轉軸只傾斜約1.5度，極區高處的太陽幾乎貼着地平線繞圈，很少落下；那些永遠黑暗的坑，坑緣反而是常年見光的位置。

論文引用的估算是：在坑緣立起1公里高的太陽能塔陣列，約90%的時間都有陽光可用，平均輸出約3吉瓦。

需求側的數字是這樣來的：100萬人按美國最高一檔的家庭用電水平算需要800兆瓦，再加上按美國比例配置的農業和工業，總數約2.1吉瓦。3吉瓦的供電能力足夠覆蓋。

論文提出，只要工業用電不超過居民用電的兩倍，太陽能和核裂變都能養活百萬人口，真正需要聚變能的是幾百萬以上人口。

月壤裏硅很豐富，論文提到理論上可以在月球就地製造太陽能板。這些電還能派上別的用場：坑緣的太陽能陣列可以爲月球上的AI數據中心供電，單個數據中心要1吉瓦量級的電力。

瓶頸因此不在能源，而在水。月球城市能裝多少人，最終還是由水決定。

五、四種可能

論文沒有否定月球定居，而是列出了四條可能實現的路徑。

1）提高回收率

把損耗從2%再壓下一個數量級，百萬人口城市的壽命就能從百年跳到千年，但論文認爲現有工藝已經接近部分環節的熱力學限制。

2）降低人均用水

埃爾維斯判斷，月球城市最大的用水戶是農業，種糧食的耗水量決定了整本賬。垂直農業已經有過節水97%的種植案例，培養肉也被他列入最有希望的方向；他說讓這兩樣變得實用會很棘手，但可以做到。

3）從小行星運水

這條路最貴。在98%回收率的條件下，一座百萬人口城市每年仍要進口約1000萬噸水，按每艘着陸器1000噸的運力算，相當於每天27艘。論文認爲以現有技術很難實現。

4）繼續找水

這是作者最看好的一條。目前的中子探測器只能感知月表下1到2米的水，雷達能探到10到20米，而月壤本身厚達幾十米，更深處可能還藏着冰，要靠鑽探才能確認。

論文還提了一條管理上的建議：月球極區的水冰應當被當作受監管的戰略資源，而不是先到先得。

六、總結一下

這篇論文的結論本質只是一篇很水的算術題：月球極區最多10億噸水，人均每年要消耗500噸，回收率按國際空間站的98%算，百萬人口的城市約一百年耗盡；要把壽命拉到千年，回收率必須超過99.75%。在鑽探確認地下是否還有冰之前，目前的發現認爲月球只容得下村莊，容不下都市。

本期話題：如果要實現大規模月球定居，還有什麼好辦法嗎？

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本期參考文獻：

[1] Elvis M, McDowell J C. No cities on the Moon: a billion tons of water is not enough for sustainability[J]. Frontiers in Space Technologies, 2026, 7. DOI: 10.3389/frspt.2026.1894104.

[2] Brown H M, Boyd A K, Denevi B W, et al. Resource potential of lunar permanently shadowed regions[J]. Icarus, 2022, 377: 114874. DOI: 10.1016/j.icarus.2021.114874.

[3] Li S, Robinson M, Denevi B W, et al. Searching for surficial water ice in lunar permanently shaded regions (PSRs) with ShadowCam[J]. Science Advances, 2026, 12. DOI: 10.1126/sciadv.aec8211（論文正文轉述爲：僅在3.5%的冷阱中確認存在水，這些位置可能含30wt%的冰）.

[4] NASA. NASA Achieves Water Recovery Milestone on International Space Station（美國航空航天局官網，2023年）.

[5] NASA. Moon's South Pole Is Full of Mystery, Science, Intrigue（美國航空航天局官網，月球南極專題）.

[6] 科技日報（張佳欣）.研究稱水資源不足制約月球城市長期運行（2026年9月17日）.

[7] 新華社.馬斯克又改口：先造月球城市 再登陸火星（人民網轉載，2026年2月10日）.

[8] Arrais L. The Moon can generate enough power to support a permanent city, but it doesn't have enough water（Earth.com，2026年9月14日，含埃爾維斯與麥克道爾訪談原話）.

[9] Orie A. Cities won't survive on the moon as there isn't enough water, scientists say（CNN，2026年9月，含麥克道爾關於1萬人規模與「30年內或許有座鎮子」的原話）.