能源是人類生存、發展麵臨的最嚴重的問題之一。未來解決能源不足的出路有二：一是太陽能，二是核能。月球取樣標本化驗和分析、氦—3的發現，給月球研究和探測工作注入了新的興奮劑，尤其受到了能源專家的重視。但是，月球氦—3的形成和分布特征、貯量和應用，仍是月球科學研究中亟待解決的問題，隻有通過大量的探測和重返月球野外實地考察，才能獲得較為滿意的回答。
月球的表麵土壤，由岩石碎屑、粉末，角礫岩，玻璃珠組成，結構鬆散且相當軟。月海區的土壤一般厚4～5米，高地的土壤較厚，但也不過10米左右。月球土壤的粒度變化範圍很寬，大的幾厘米，小的隻有1毫米或數十微米，這些細土一般稱為月塵。月球土壤中大部分是細小的角礫岩及玻璃珠，約占70％左右，小顆粒狀玄武岩及輝長岩約占13％。惰性氣體在月球玄武岩和高地角礫岩中含量極低，大氣中就更低，幾乎為零。然而，月壤和角礫岩中親氣元素則相當豐富。這是由於太陽風的注入，太陽風實際上是太陽不斷向外噴射出穩定的粒子流。1965年“維那3”號火箭對太陽風的化學組成進行了直接測定，結果表明，太陽風粒子主要由氫離子組成，其次是氦離子。由於外來物體對月球表麵撞擊，使月壤物質混合，在深達數十米範圍內存在這些親氣元素。太陽離子注入物體暴露表麵的深度，通常小於02微米。因此，這些元素在月壤最細顆粒中含量最高，大部分注入氣體的粒子堆積粘合成月壤角礫岩或粘聚在玻璃珠的內部。
“阿波羅17”號拍攝的月球岩石研究表明，月壤中氦的含量為（1～63）／107，氦—3的含量為（04～15）／1010。氦大部分集中在小於50微米的富含鈦鐵礦的月壤中，估計整個月球可提供715000噸氦—3。人們為什麼對氦—3感興趣，因為氦—3是未來核聚變燃料的最佳選擇。用氘和氦—3聚變生成氦，這種聚變反應是安全、幹淨、較易控製的核聚變。在地球上，天然氣礦床中已知的氦—3資源隻能維持一個500兆瓦規模發電廠數月的用量，而月壤中氦—3所能產生的電能，相當於1985年美國發電量的4萬倍。考慮到月壤的開采、排氣、同位素分離和運回地球的成本，氦—3能源償還比估計可達250。這個償還比和鈾—235生產核燃料（償還比約20）及地球上煤礦開采（償還比約16）相比，是相當有利的。此外，從月壤中提取1噸氦—3，還可以得到約6300噸的氫、70噸的氮和1600噸碳。這些副產品對維持月球永久基地來說，也是必需的。
此外，還可在月球上建立核能源基地，將電能傳輸到靜止軌道上的中繼衛星，再傳送到位於地球的接收站，然後再分配到各個地區，供用戶使用。僅月球氦—3資源的開發利用這一點，就不難理解重返月球的深遠意義。
科學家很早就開始了月球表土提取氧的方法研究。他們利用“阿波羅”飛船取回的月球沙土進行實驗，在1000攝氏度的高溫下，將月沙中的鈦鐵礦和氫接觸生成水，再將水通過電解提取氧。研究表明，提取1噸氧，約需70噸的月球表土。考慮到在月球上生產的特殊情況，建議在月球基地建設的同時，應考慮配備一套小型的化學處理設備，利用太陽能作動力，每天大約可製備出100千克的液氧。具體流程是，利用月球岩石在高溫下與甲烷發生反應，生成一氧化碳和氫。在溫度較低的第二個反應器中，一氧化碳再與更多的氫發生反應，還原成甲烷和水；然後使水冷凝，再電解成氧和氫，把氧儲存起來供使用，而氫則送入係統中再循環使用。據預測，月球製氧設備，最初是為給月麵上的航天員提供氧氣之用，但他們需要的氧氣並不多，一個12人規模的基地，每月也隻需要350千克氧氣。而一套製氧設備連續工作後，可生產出相當數量的氧氣。因此，在月球基地建設時，應同時建造一個永久性的液氧庫，以便供給航天器作為低溫推進劑燃料使用。
十分有意義的是，在製氧過程中，經過化學處理後得到的“礦渣”，卻都成了上等的副產品。這是因為它含有豐富的遊離矽和可供冶煉的金屬氧化物，隻要采用適當的工業方法便可繼續冶煉，煉製出工業上極有使用價值的金屬鈦。科學家們提出的製鈦工藝流程是，將“礦渣”通過機械粉碎、磁選，提取出鈦氧化物，在1273攝氏度高溫下加氫處理，生成氧化鈦。再以硫酸置換出其中的鐵，接著和碳混合，在700攝氏度的溫度下通入氯氣，經過化學反應後生成四氯化鈦。然後在2000攝氏度高溫下加熱，投入鎂以便脫氯，最終得到熔融態的鈦。