Le colonie spaziali sono un risultato ragionevole dell'attuale corsa allo spazio e per molte altre ragioni, tra cui quelle economiche: infatti la colonizzazione dello spazio potrebbe servire a trovare e fornire le risorse per i bisogni del nostro pianeta natale, come ad esempio l'energia pulita (utilizzando pannelli solari per raccogliere l'energia del sole e convertirla in energia). Le colonie spaziali potrebbero ospitare una nicchia ecologica più ampia per la nostra specie, e potrebbero anche fornire nuove patrie come le colonie del XV secolo quando Colombo scoprì l'America, per un'espansione dell'umanità al di fuori dei confini naturali del nostro pianeta.

La corsa allo spazio è diventata più fattibile non solo grazie ai grandi progressi dell'astrofisica e dell'astronautica, ma anche alla propulsione a razzo e ai potenti investimenti e interessi di miliardari e visionari privati come Elon Musk, Jeff Bezos e Richard Branson, anche se il loro approccio a questo settore si basa su interessi economici futuri che potrebbero presto concretizzarsi con il cosiddetto "turismo spaziale". Senza dimenticare che l'attività spaziale commerciale è destinata a crescere esponenzialmente nel prossimo futuro.

La Stazione Spaziale Internazionale (ISS) è stata di fondamentale importanza per accumulare esperienza e un patrimonio di dati utili a stabilire i parametri per mantenere l'uomo in salute per lunghi periodi nello spazio grazie ai team di astronauti, scienziati e medici professionisti che hanno vissuto a rotazione sulla ISS.

Una colonia spaziale, per poter ospitare un gruppo permanente di coloni, deve avere un sistema di supporto vitale in grado di rifornire i coloni di aria e acqua e di consentire la produzione di cibo, ma deve anche avere una schermatura sufficiente per proteggere gli abitanti dalle radiazioni cosmiche e solari. Ma questi due elementi non sono sufficienti, infatti una colonia spaziale deve anche fornire una gravità artificiale sufficiente a permettere ai suoi abitanti di vivere sulla colonia in modo permanente senza perdita di calcio nelle ossa o altri effetti dannosi causati dall'esposizione prolungata alla microgravità.

L'abitazione a lungo termine di una colonia spaziale richiederà una gestione estremamente efficiente delle risorse di elementi essenziali come l'acqua, l'aria, ma anche i rifiuti organici e inorganici, e quasi tutto sarà riciclato. Scienziati e ingegneri dovranno affrontare la sfida del riciclo di tutto ciò che può essere riciclato con un occhio di riguardo per le soluzioni al 100%. Il riciclaggio sarà una parte importante del funzionamento di una colonia.

Una colonia spaziale deve avere un numero di abitanti sufficiente a garantire il buon funzionamento della colonia e tutti i compiti che la colonia deve svolgere. Il numero preciso dipende dalla portata dell'insediamento spaziale. Tuttavia, per garantire la perpetuazione della specie umana su una colonia spaziale, si suggerisce una popolazione compresa tra 20.000 e 40.000 individui. Questo numero infatti manterrebbe una buona salute per cinque generazioni.

La NASA, nell'ambito del programma "Artemis", sta cercando di tornare sulla Luna, che infatti sarebbe una base perfetta per stabilire un programma successivo per viaggiare su Marte. L'Agenzia Spaziale Statunitense sta collaborando con aziende commerciali per sviluppare i lander umani necessari per trasportare gli astronauti sulla Luna. Il vantaggio di stabilire una stazione spaziale permanente sulla Luna sarebbe quello di testare nuove attrezzature e strumenti, come, ad esempio, gli habitat umani e i sistemi di supporto vitale, necessari anche per raggiungere e rimanere sul pianeta Marte.

La scoperta di acqua ghiacciata sulla Luna rappresenta un primo passo importante per pianificare un insediamento umano permanente sulla Luna. Gli elementi come l'idrogeno e l'ossigeno, che compongono l'acqua ghiacciata, sono molto utili, se non essenziali, perché, se usati correttamente, potrebbero essere utilizzati per fornire aria respirabile e carburante per i razzi. La tecnologia aiuterà questa trasformazione, ma sarà necessario costruire strutture dedicate sulla Luna in prossimità di queste fonti.

"Artemis" è il nome che la NASA ha scelto per il progetto di insediamento lunare che servirà da base spaziale per le future esplorazioni umane nello spazio. Per trasportare gli astronauti dal cosiddetto "gateway" (in orbita intorno alla Luna) alla superficie lunare dovrà essere costruito un nuovo veicolo spaziale, il cui nome è stato scelto come "lunar lander". L'insediamento deve essere situato vicino a fonti di acqua ghiacciata per estrarre ossigeno e idrogeno, e la base deve trovarsi in un sito in cui sia possibile raccogliere costantemente la luce del sole per generare energia per il funzionamento della base stessa.

Lo sviluppo delle tecnologie spaziali ha già portato benefici alla Terra e ai suoi abitanti in molti modi: due esempi sono le comunicazioni e l'osservazione della Terra con i satelliti per osservare i cambiamenti climatici (i satelliti possono monitorare i gas serra) e la formazione di eventi meteorologici estremi. Oggi è possibile lanciare l'allarme e far sì che le persone siano preparate ad affrontare un uragano, ad esempio. Il GPS è un altro esempio: La navigazione GPS, grazie ai satelliti, riduce il consumo di carburante su terra, mare e aria fino al 15-21%. E ancora i sistemi solari fotovoltaici, utilizzati per la prima volta dalla NASA in progetti come la Stazione Spaziale Internazionale, hanno prodotto enormi miglioramenti nella produzione di energia solare pulita.

Una serie mirata di atti legislativi ha iniziato a regolamentare l'esplorazione dello spazio. Il primo di essi è il (i) Trattato sullo Spazio Esterno (noto come: Treaty on Principles Governing the Activities of States in the Exploration and Use of Outer Atmospheric Space); successivamente, nel 1968, (ii) l’Accordo di Salvataggio (formalmente intitolato in: Rescue Agreement of Astronauts and the Return of Astronauts and the Return of Objects Launched into Outer Space); poi abbiamo (iii) la Convenzione sulla Responsabilità Spaziale del 1972 (nota come: Convenzione sulla Responsabilità Internazionale per i Danni Causati da Oggetti Spaziali); poi, nel 1975, la (iv) Convenzione sulla Registrazione degli Oggetti Lanciati in Orbita (formalmente: Convenzione sulla Registrazione degli Oggetti Lanciati nello Spazio Extra-Atmosferico); e infine, ma non meno importante, il (v) Trattato sulla Luna del 1979 (formalmente noto come: Accordo che Regola le Attività degli Stati sulla Luna e su Altri Corpi Celesti). Si prevede che questo quadro specifico sarà migliorato e ampliato con gli ulteriori progressi della tecnologia e la successiva esplorazione dello spazio esterno.

Gli scienziati hanno formulato ipotesi secondo cui le colonie isolate e i loro abitanti comincerebbero ad avere un aspetto e un comportamento diverso nel giro di circa 300 anni e potrebbero persino evolvere nuove caratteristiche fisiche più adatte agli ambienti a bassa gravità e persino assumere una cultura unica. Questo scenario non è del tutto immaginario.