美国科学家提出了一种名叫“空间工业设施”的典型方案。这种空间工厂由工作舱和供应舱组成，工作舱用于安装生产设备，进行独立生产；供应舱用于补给原料、供应设备和储存产品。工作舱长10.6米，直径4.4米，可装载体积70立方米、重5400公斤的设备，供应舱可装载体积50立方米、重9080公斤的货物。这一设施由航天飞机一次运送到预定轨道上，经过组装后就能具备生产能力。平时无人看守，完全自动化生产。宇航员定期乘航天飞机上去维修、保养、更换设备、安装仪器和回收产品。最初的空间工厂主要集中于材料加工、药物试制和太阳能发电方面将来会扩展到生产其他产品。预计在2015年后，现有的国际空间站将被拆除，取而代之的就将是一个全新的“太空工厂”。
利用外太空进行各种生产活动，是人类文明发展的必然趋势。美国航天界曾预言，在不久的将来，将有在地球与近地轨道之间航行的新型航天货运客机问世，把在太空中生产的新材料运回地面。在未来几十年内，人类将陆续建成太空港，在月球、火星以及其他一些小行星上居住并建立太空工厂。
人类的“月球基地”
随着空间技术的迅速发展，人类在外太空活动的范围日益扩大，现在建造大型航天站、太阳能电站、太空工厂和空间居民点的任务摆在了科学家们面前。1979年，为了对各国在月球和其他天体上的活动进行组织和管理，联合国通过了月球条约。1987年10月，在一次国际宇航科学院的会议上，来自50多个国家的近1000名科学家和工程师联名提议建造国际月球基地。
科学家们提出，在月球上建造一个宇航循环基地需1000吨水泥，330吨水和3600吨钢筋，若将这些材料从地面运往月球，每吨需耗资5000万美元，显然太昂贵了。材料科学家对月球岩样进行分析和试验后认为，只要把氢带上月球就可把月球上的岩石变为最理想的建筑材料。月球表面钛铁含量极为丰富，这些矿物被加热到800℃后与氢结合会产生铁、钛、氧气和蒸汽。在此过程中产生人类生存所必需的水和氧气。月球岩石可精炼成轻型和坚固的水泥，剩下的铁矿可用来冶炼钢筋。这种月球岩石同其他小行星的组成物质相似，已经在茫茫宇宙中存在了许多亿年，不但能抵挡太阳射线对其粒子的辐射，还能经受极大的温差考验。材料科学家利用宇航员带回地面的月球岩石样品制成了一块目前世界上任何物质都无法同它相比的最强硬、最坚固、最富弹性的混凝土。这种混凝土是唯一能在气候异常的月球屹立的建筑材料。在月球上生产每千克这种品质的混凝土只需氢3克，而且只要具有总重量约200吨的机械钻探设备就可投入月球物质的挖掘。化学科学家设计了许多从月球岩土中提取纯净元素的方案，包括利用太阳能加热月球物质的物质分离法以及利用氢氟酸之类的试剂从氧化物中取得氧、硅和金属的化学分离法，每个加工厂设计成能循环使用试剂和废料的齐全生产单位。一个只有1吨重的小小的试验性化工厂，每年可将十几吨月球物质加工成氧、金属和玻璃。因此，科学家们认为，建设月球基地的基本材料不必从地球运去，可以就地取材。待月球基地建成后，可以大规模开发月球，建造月球工厂，并把大批材料通过宇航基地射离月球，输往地球轨道和太阳系空间，用以建造各种大规模航天站，并为太空工业提供原料，为太空居民城镇建设供应建材。
科学家们认为，早期的月球基地应包括一个检测月球物质、监测基地成员健康状况和生活食品的试验舱，一个生活舱，一个不加压的储藏舱，一个加工月球物质的小小化工厂，一个带观测室和气闸门的连接舱，以便出入月球表面，两辆月球运输车。这种基地的成员可包括：指令长、机械师、机械技师、医生、地质学家、化学家和生物学家。基地成员，每两个月轮换一次。每次通过在低月球轨道上会合的轨道间运输飞船和月球游览车交换3~4个基地工作人员。在这之后，人类将可利用小小化工厂生产的产品和建筑材料，在月球上建造固定的、坚固的宇航基地，为今后把开发出来的月球物质送往空间各用户和为人类飞往火星做出发地。
“移民”火星
千百年来，人类对茫茫宇宙充满了无限神往和遐思。登月之后，人类更大的目标就是载人飞船登陆火星。而登上火星后，更长远的计划便是改造火星环境，使之成为适合人类居住的第二个“地球”。
火星有着与地球最接近的环境，它比地球小一些，半径为地球的53％，体积为地球的15％，质量为地球的11％，表面重力为地球的38％。火星有稀薄的大气，95％是二氧化碳，还有3％的氮，大气密度约为地球大气的1％。火星每24.63小时自转一圈，并在一条椭圆轨道上以25.2度的倾斜角绕太阳公转，周期为687天，因而与地球一样，有四季分明的气候，冬季最低温度为零下125℃，夏季最高22℃，平均气温-63℃。这样的自然状态虽然仍不适合人居住，但与月球相比，可说有天壤之别。
科学家们一直认为，火星上可能有水，迄今探测发现的大量水流痕迹，至少说明火星上曾经有过滔滔大水。那么，这些水哪里去了？它们不可能全部消散到太空，在两极和地表下可能会有冰冻水存在。现在美欧和日本，每当火星冲日前后，都要发射火星探测器，其主要目的就是探寻火星上水的踪迹。一旦在火星上找到水源，在火星上建立密闭生态循环系统就要比在月球上容易得多、经济得多。如火星上有大气，密闭要求要低得多；火星大气可以降低辐射强度等。另外，火星上到处都是氧化铁等氧化物质，可还原出氧气来。火星上的风能也比地球上要丰富得多；火星上有地热能；还可利用二氧化碳和氢制造甲烷燃料；也可用重氢进行核发电等。
航天探测表明，早期的火星气候曾很炎热，大气密度是现在的10~50倍，这与现在的地球环境相差无几，而比早期地球环境可能更优越，地球可以成为绿色行星，火星为什么不能呢？所以一些科学家提出了许多绿化火星的设想，一些太空美术家则描绘了一幅幅火星未来的美丽图景。
绿化火星的关键在于提高火星表面的大气温度，以及增加氧气浓度。有的科学家建议，在围绕火星的轨道上设置大型反射镜，向火星反射阳光。也有的科学家建议在火星大气中释放含氯氟烃的气体，著名天文学家和科普作家卡尔·萨根则建议制造黑色尘埃云，因为它们可以产生温室效应。这样，在温度提高以后，火星两极和地表下的冰冻水就可以逐渐融化。这不仅可以使地表上出现液态水，还可汇集成几百米深的液态水的海洋，发展海洋生物。
有些科学家还想到，万一火星上的水量不足，还可动用火星两颗卫星上的水。因为迄今的探测发现，火卫一和火卫二上含有丰富的水。有了液态水和温暖的气候，各种植物就可以加速生长和繁殖，它们在光合作用中放出氧气；同时还可繁殖酵母和细菌之类的简单生命体，它们也可放出氧气；为了加快氧气增加的速度，还可电解氧化铁产生氧气。
有了温暖的气候和充足的氧气，人就可以走出封闭居室，甩掉密闭生态循环系统，在火星表面上生活。为了使火星环境更趋近于地球环境，还可建立生产氮气的工厂，使火星大气具有与地球大气完全相同的成分。
为了使火星生命免受太阳紫外线的伤害，还可建立生产臭氧之类气体的工厂，将这些能过滤紫外线的气体释放到火星大气的上层，使太阳的紫外线无法到达火星表面。在如此绿化的火星上，人们就真正可以像在地球上一样自由自在地生活了。
火星上的洞穴可以很好地保护未来人类移民免受宇宙辐射和恶劣天气的伤害和影响，此外，火星洞穴内可能还包含着大量矿物、水分、冰块，这些足以为火星移民提供支持生命的原料。因此，火星洞穴可能会成为人类未来移民火星的最早落脚点。
清除太空垃圾行动
自从1957年10月4日苏联成功发射了第一颗人造地球卫星，揭开了人类空间时代的序幕，同时也为太空送去了第一批人造垃圾。此后，随着人类太空史上的一次次壮举，太空垃圾与日俱增，它们就像高速公路上那些无人驾驶，随意乱开的汽车一样，你不知道它什么时候刹车，什么时候变线。它们是宇宙交通事故最大的潜在“肇事者”，对于宇航员和飞行器来说都是巨大的威胁。随着航天时代的到来，清除这些太空垃圾已经成为当务之急。
太空垃圾是指人类在从事空间活动时留下的那些空间碎片。在近地球轨道，火箭助推器的最后部分、调压器和报废的卫星残片，还有因为事故而爆炸的宇宙飞船的残骸碎片、宇宙飞船上很小的螺钉和垫圈、宇航员不小心在空间站上丢失的扳手等，最后都成为太空垃圾。这些太空垃圾在大气阻力的影响下会逐渐陨落，但是如果它的轨道很高，在1000公里以上，大气阻力很小，那它能在轨道上存留数万年甚至数百万年。而且，目前大多数太空垃圾都处于比较高的高度上。近50年以来，空间碎片总数已经超过4000万个，总质量已达数百万公斤，大于10厘米，地面望远镜和雷达能观测到的空间碎片平均每年增加200个，总数已经超过10000个，所以说如今的太空已经成了不折不扣的垃圾场了。
太空垃圾危害很大，这些东西中有许多可以使宇航员丧命、将人造卫星击穿或至少也会擦坏航空飞机那些价值不菲的窗户。随着空间碎片数量的不断增加，空间碎片之间的碰撞几率也不断增加，从而产生更多的碎片。科学家指出，空间碎片的数量达到一定程度，有可能产生“雪崩”效应，使航天活动无法进行，近地空间完全失去使用价值。太空垃圾空间碎片巨大的破坏力来自于它的速度。空间碎片和航天器撞击时的平均相对速度是10公里每秒，撞击时的动能十分巨大。一颗重10克的空间碎片撞击航天器时，它的撞击效果就和质量1300公斤、时速100公里的汽车撞击效果一样。
如何去清理这些太空垃圾呢？科学家们设计了三种比较有创意的方案：第一种是从地面或者太空发射激光，将太空垃圾推至离地球更近的轨道，使其在地球引力作用下加速下落。这个创意的缺点在于成本过高，激光发射装置非常昂贵，而且可以击中的目标有限；第二种方案是建造太空垃圾回收车，让它在太空轨道指定地点上将大块太空残骸收集和封装起来，然后运送到离地球比较近的轨道上。这种垃圾收集车还可以收集整块的老火箭残体。但这个方案的问题在于成本太高，而且操作也比较复杂；第三种方案是在飞船发射之前，在飞船上面附着一个金属细丝，进入轨道后用它来击落那些碎片。但是这种方案目前只限于“纸上谈兵”，并没有实验过。
目前关于太空垃圾处理和太空环境治理的研究仅限于学院机构和国家太空署进行的研究分析，该领域没有任何商业机构在运营。虽然当前立即出现真实可行的补救治理方案还不是很现实，但在短期内这项太空环境治理项目可以寻求与商业投资相结合，以进一步扩大合作研究范围。在不久的将来，一定会有合适的清理太空垃圾的方案出台并变成现实。
据统计，目前约有3000吨太空垃圾在绕地球飞奔，而且数量正以每年2％～5％的速度增加。科学家们预测：太空垃圾以此速度增加，将会导致灾难性的连锁碰撞事件发生，如此下去，到2300年，任何东西都将无法进入太空轨道了。
