מושבת חלל

חומרים

כדי לבנות מושבות בחלל (ולא על כוכבי לכת או על ירחים), יש צורך בכמות גדולה מאוד של חומרי בנייה. האפשרות לשגר את החומרים האלו מכדור הארץ היא לא מעשית, כתוצאה מכמות החומרים ומהמחיר הגדול. עלו הצעות להפיק חומרים מהירח, אסטרואידים ושביטים ליד כדור הארץ לצורך בניית מושבה במסלול סביב כדור הארץ, או מכוכב הלכת עצמו עליו התחנה נבנית.

אנרגיה

מושבות החלל יזדקקו למקורות אנרגיה קבועים לצורך תפקודן. מקורה של אנרגיה זו לא יוכל להיות כדור הארץ, שכן מקורות אנרגיה על כדור הארץ הם ברובם מתכלים, והוא לא יוכל לספק מספיק אנרגיה למושבות רבות בחלל.
אפשרות אחת להפקת אנרגיה היא בשמש: בחלל אין לילות, עננים או אטמוספירה, ולכן האנרגיה הסולארית שניתן להפיק מהשמש היא גדולה הרבה יותר מאשר בכדור הארץ. אנרגיה נוספת אשר ניתן יהיה להפיק בחלל היא אנרגיה גרעינית. בשני המקרים יהיה צורך במקומות גדולים בהם תופק האנרגיה, שכן הפקת האנרגיה בדרכים אלו תייצר כמויות גדולות מאוד של חום.

גישה לחלל

הבאת מושבות חלל – או חומרים לבניית מושבות חלל – למסלול הקפה סביב כדור הארץ או גוף אחר, מכדור הארץ, על ידי שימוש באמצעים של היום תהיה מאוד יקרה, וגם תזיק לאטמוספירה עקב אלפי, או אפילו מיליוני, השיגורים לחלל. יהיה צורך לפתח אמצעים אחרים לשיגור מכדור הארץ, אשר יהיו זולים יותר ופחות מזיקים לאטמוספירה. אפשרות אחרת לפרויקט שהוצעה היא בניית מעלית חלל, אשר תהיה מסוגלת להעביר כמויות גדולות של חומרים למסלול סביב כדור הארץ ללא שימוש בהנעה רקטית. בנוסף, ניתן יהיה להשתמש במשאבים מהירח, או מגופים אחרים הקרובים לכדור הארץ, כדי להביא כמויות גדולות של חומרים למסלולם, תוך שימוש במשאבי הגוף להנעה.

תקשורת

יש צורך בתקשורת בין מושבות החלל לבין כדור הארץ, ובין מושבות החלל לעצמן. אפשרות אחת, אם המושבות קרובות לכדור הארץ, היא להעביר מידע דרך הלוויינים שמקיפים את כדור הארץ. אך אם המושבות רחוקות יותר מכדור הארץ (במסלול סביב השמש, לדוגמה), יהיה קושי בהעברת מידע. הזמן שייקח למידע להגיע לכדור הארץ ינוע בין 7 ל – 44 דקות, דבר אשר יהפוך תקשורת מיידית לבלתי אפשרית. אפשרויות תקשורת אחרות, כמו דואר אלקטרוני, עדיין יהיו אפשריות.

תמיכה בחיים

מושבות החלל יהיו צריכות לכלול מערכות המאפשרות תנאי חיים כמו בכדור הארץ: אספקת אוויר, מים, מזון, אור, חשמל, כבידה, וטמפרטורות נוחות. לצורך כך, תהיה במושבת החלל מערכת אקולוגית סגורה אשר תקיים את כל התנאים הללו (מלבד כבידה מלאכותית), ויהיה צורך למחזר מים, מזון וחמצן. אפשר גם לגדל צמחים בתוך מושבת החלל על מנת להפיק חמצן. הפחמן הדו־חמצני שנפלט על ידי יושבי תחנת החלל יזין את הצמחים, והצמחים יפלטו חמצן. הטכנולוגיה הקרובה ביותר הקיימת היום היא של צוללות גרעיניות, אשר מאפשרות לצוות לשהות מתחת פני המים במשך חודשים.

הגנה מקרינה

בחלל נמצאות כמויות גדולות מאוד של קרינה, אשר יפגעו במתיישבים במושבות החלל, אם לא תהיה להם הגנה קבועה. בכדור הארץ, האטמוספירה מספקת את ההגנה מפני הקרינה, אך במושבות חלל יהיה צורך בכמות גדולה מספיק של חומר אשר תחסום את הקרינה. לא תהיה בעיה להפיק כמות גדולה זו משאריות של אסטרואידים אשר שימשו כמקור לחומרים אחרים, אך יהיה קושי גדול בתמרון המושבות אם מסתן תהיה כל־כך גדולה.

לפחות בנוגע להתיישבות על מאדים, מוצע פתרון של מחסה מלאכותי בסגנון איגלו לצורך הגנה זו.

מסלול הקפה סביב כדור הארץ

אחת האפשרויות למיקום של מושבות חלל היא במסלול הקפה סביב כדור הארץ, דבר אשר יאפשר קרבה גדולה לכדור הארץ ותקשורת מהירה.
במסלול סביב כדור הארץ יש אור שמש (בו ניתן להשתמש להפקת אנרגיה) כל הזמן, בעוד שבכוכבי הלכת, אור השמש נחסם לפחות חצי מהזמן.
בנוסף, בתנאי חוסר כבידה יהיה ניתן לבנות את מושבות החלל בקלות גדולה הרבה יותר, וניתן יהיה לשלוט בכמות הכבידה (המלאכותית).

החיסרון היחיד 
במסלול סביב כדור הארץ הוא מחסור בחומרים. את החומרים ניתן להביא מכדור הארץ (אך הדבר יקר), או שניתן להביא את החומרים מאסטרואידים ושביטים קרובים לכדור הארץ, אשר מכילים את רוב החומרים הנחוצים.

נקודות לגראנז'

נקודות לגראנז' הן חמש נקודות, המתייחסות לשני גופים גדולים המפעילים כבידה, ובהן ניתן למקם גוף קטן מאוד ביחס לשני הגופים, כך שהגוף הקטן יישאר במקומו ביחס לשני הגופים האחרים. כך, ניתן למקם מושבות חלל בחמש נקודות לגראנז' שבין כדור הארץ לירח. לנקודות אלו ייקחו ימים אחדים להגיע עם הטכנולוגיה הנוכחית, ואור השמש יהיה זמין להן כמעט כל הזמן.
ניתן גם יהיה למקם את מושבות החלל בנקודות לגראנז' שבין השמש לכדור הארץ, אך רק L1 ו־L2 יהיו בטווח של ימים מכדור הארץ; לשאר הנקודות ייקחו מספר חודשים להגיע בטכנולוגיה הנוכחית. בנקודות אלו אור השמש יהיה זמין כל הזמן. אולם, המושבות בנקודות L1 – L3 ידרשו תמרונים מתמידים לשמירה על מסלולן, ובנקודות L4 ו־L5 נוטה להצטבר אבק, ולכן נקודות אלה פחות מתאימות למקום למושבות חלל משחשבו בהתחלה.