Để giúp chi trả cho những dự án tham vọng kể trên, giới thiên văn học tìm hiểu các khía cạnh vật lý và kinh tế của việc khai thác Mặt Trăng và nhận thấy có ít nhất ba nguồn tiềm năng đáng tận dụng.
Thập niên 1990, một khám phá làm giới khoa học bất ngờ: ở nam bán cầu Mặt Trăng tồn tại lượng băng lớn. Nằm dưới bóng những rặng núi rộng lớn và các hố thiên thạch là vùng tối vĩnh cửu có nhiệt độ dưới mức 0°C. Có lẽ lớp băng này hình thành do va chạm với sao chổi từ thời sơ khai của Hệ Mặt Trời. Sao chổi chủ yếu cấu tạo từ băng, bụi, và đá, nên bất cứ sao chổi nào va chạm với Mặt Trăng ở những vùng tối đều có khả năng để lại nước và băng. Nước có thể chuyển hóa thành oxy và hydro (hai thành phần chính của nhiên liệu tên lửa). Nhờ đó Mặt trăng có thể trở thành trạm nhiên liệu không gian. Nước cũng có thể được lọc để uống hoặc dùng cho nông trại quy mô nhỏ.
Thực tế, một nhóm doanh nhân khác ở Thung lũng Silicon đã thành lập công ty Moon Express (Vận chuyển tốc hành Mặt Trăng) để bắt đầu quá trình khai thác băng từ Mặt Trăng. Đây là công ty đầu tiên được chính phủ cấp phép để khởi động dự án thương mại này. Tuy vậy, mục tiêu sơ bộ của Moon Express lại khiêm tốn hơn. Công ty sẽ đưa xe đi trên mặt trăng lên Mặt Trăng thăm dò các mỏ băng một cách có hệ thống. Moon Express đã huy động đủ vốn từ giới tư nhân để bắt đầu chiến lược này. Khi tiền bạc đã lo đủ, các hệ thống sẽ đi vào vận hành.
Qua phân tích những mẫu đá Mặt Trăng do phi hành đoàn Apollo mang về, các nhà khoa học tin rằng trên Mặt Trăng có thể có những nguyên tố mang nhiều giá trị kinh tế khác. Các nguyên tố đất hiếm đóng vai trò cốt yếu trong ngành công nghiệp điện tử nhưng phần lớn chỉ có ở Trung Quốc. (Đất hiếm nằm ở khắp nơi với số lượng nhỏ, nhưng ngành công nghiệp đất hiếm Trung Quốc chiếm 97% giao dịch thế giới. Quốc gia này nắm giữ khoảng 30% trữ lượng đất hiếm toàn cầu.) Cách đây vài năm, chiến tranh thương mại quốc tế suýt nữa đã bùng nổ do các nhà cung cấp Trung Quốc đột ngột tăng giá loại nguyên tố then chốt này, và thế giới chợt nhận ra Trung Quốc gần như giữ thế độc quyền. Theo ước tính, đất hiếm sẽ ngày càng khan hiếm trong những thập niên tới, do vậy việc tìm ra nguồn cung mới trở nên khẩn thiết. Đất hiếm đã được tìm thấy trong đá Mặt Trăng, do đó một ngày kia, khai thác đất hiếm Mặt Trăng có thể sẽ sinh lãi. Bạch kim là một nguyên tố quan trọng khác trong ngành công nghiệp điện tử và người ta đã phát hiện nhiều khoáng chất giống với bạch kim trên Mặt Trăng, có lẽ chúng xuất hiện sau những va chạm với các tiểu hành tinh từ xa xưa.
Sau cùng là triển vọng tìm ra heli-3, yếu tố rất hữu ích trong phản ứng nhiệt hạch. Khi các nguyên tử hydro kết hợp với nhau dưới nhiệt độ cực cao trong phản ứng nhiệt hạch, các hạt nhân hydro cũng hợp lại tạo thành heli, đồng thời tăng thêm một lượng lớn năng lượng và nhiệt. Phần năng lượng dôi ra đó rất phù hợp để vận hành máy móc. Tuy nhiên, quy trình này rất nguy hiểm vì nó tạo ra một lượng neutron lớn. Điểm mạnh của phản ứng nhiệt hạch có heli-3 là thay vì neuron thì chúng lại giải phóng rất nhiều proton, vốn dễ bị các trường điện từ đánh bật và dễ xử lý hơn nhiều. Các lò phản ứng nhiệt hạch vẫn mang tính thử nghiệm cao và hiện tại trên Trái Đất chưa tồn tại lò phản ứng nào. Nhưng nếu lò được phát triển thành công, chúng ta có thể khai thác heli-3 từ Mặt Trăng để làm nhiên liệu cho các lò phản ứng nhiệt hạch trong tương lai.
Nhưng điều này làm nảy sinh một rắc rối: tính hợp pháp của việc khai thác Mặt Trăng hoặc việc giành quyền sở hữu nó.
Năm 1967, Hoa Kỳ, Liên Xô và nhiều quốc gia khác cùng ký Hiệp ước Không gian Vũ trụ, cấm bất kỳ quốc gia nào tuyên bố chủ quyền các thiên thể như Mặt Trăng chẳng hạn. Hiệp ước này cấm việc đưa vũ khí hạt nhân lên quỹ đạo Trái Đất, Mặt Trăng hoặc bất cứ nơi nào khác trong không gian. Thử nghiệm vũ khí cũng bị cấm. Đây là hiệp ước đầu tiên, cũng là duy nhất, về vũ trụ và đến nay vẫn còn hiệu lực.
Tuy nhiên, Hiệp ước Không gian vũ trụ không nhắc đến quyền sở hữu đất đai tư nhân, hay việc sử dụng Mặt Trăng vào mục đích thương mại. Có lẽ những người soạn thảo hiệp ước đã không nghĩ rằng khu vực tư nhân sẽ lên được Mặt Trăng. Nhưng những vấn đề pháp lý quan trọng này cần được giải quyết sớm, đặc biệt khi giờ đây giá thành du lịch không gian đã giảm mạnh và giới tỷ phú muốn thương mại hóa vũ trụ.
Trung Quốc tuyên bố sẽ đưa phi hành gia lên Mặt Trăng trước năm 2025. Nếu họ cắm cờ trên đó thì cũng chỉ là hành động tượng trưng. Nhưng chuyện gì sẽ xảy ra nếu một nhà tư bản bay lên Mặt Trăng bằng tàu riêng rồi đóng cọc tuyên bố chủ quyền ở đó?
Khi các vấn đề kỹ thuật và chính trị đã giải quyết xong, câu hỏi tiếp theo là: Cuộc sống trên Mặt Trăng sẽ như thế nào?
