Question

一艘能够自给自足循环的宇宙飞船，需要具备什么条件

Answer 1

自给自足循环的定义是什么？
目前的宇宙飞船，包括空间站，距离自给自足都非常遥远。在工程设想中和科幻作品中比较接近自给自足的就是世代飞船。世代飞船是需要在宇宙中航行数千年甚至上万的，所以内部必须在一定程度上做到自己自足。
自己自足应该包含三个方面：物质、能量、物种。
首先说物质。
工业上的物质循环就是垃圾的回收利用，不能直接回收的部分就分解成最基本的元素再进行利用，在技术上没有什么分解不了的东西。比如直接加热到5000度高温，所有物质都会分解成元素。这在技术上没有问题，只是需要专门的设备，并耗费巨大的能源。
生物物质的循环就比较复杂了，因为目前化工水平还不能制造大多数有机物质（当然不排除未来的技术发展，能够直接用元素合成出猪肉来）。所以仍然需要依靠人造的生物圈完成部分最重要的环节。人造生物圈自然就需要人造的环境，不过还好，人造环境并不是特别困难的。只不过由于生物圈的物质流转效率非常低下，所以需要足够大的空间，并且提供足够大的能量，比如用人造光源替代阳光。
此外，飞船需要不断的消耗燃料来调整轨道和姿态，这部分燃料被消耗之后就不可能再进行循环。
第二是能量。
在宇宙中不存在无限的能量，不管怎么节约，飞船上的能源都会不断的消耗减少，更何况为了维持物质的循环和飞船的动力都需要消耗巨大的能量。
第三是物种。
由于飞船内的环境自然而然是非常小的，能够容纳的物种数量也非常少，所以必须考虑近亲繁殖和宇宙辐射带来的物种退化问题。飞船越大，能容纳的生物越多，物种退化就越慢。
所以，一艘世代飞船的基本样貌：
第一、体量巨大，能够容纳一个足够大的生物圈，里面至少包含一个完整的食物链。
第二、拥有一整套完整的工业体系，从元素到产品再到元素。
第三、拥有足以维持数千年的能源和动力系统，最好是核聚变动力。

第四、具备外星开采能力，可以在必要时停靠小天体开采矿物，补给损耗。
第五、一个能够长期保存的基因库，减缓基因退化。

Answer 2

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