殖民地外行星我们需要的太空飞船至少要多大？

从20世纪初开始，当人类逐步加深对太阳系和宇宙的认识时，人类就开始展望在宇宙的其他行星上发展殖民地，建立新家园，成为一个星际文明。但摆在我们面前的一个骨感现实情况是，按照人类现在的技术水平来看，就算能够成功发射殖民飞船，以目前的科技水平到达离太阳系最近的恒星系，半人马α至少也要19000到81000年。

没错，(只有虵)比我们人类发展至今的文明历程还要长。这让许多理论家们头大，同时也催生出了“世代飞船”的想法。这艘船要足够大足以满足人们在上面繁衍生息(那还殖民个P)。由斯特拉斯堡天文台的弗雷德里克·马林和科学启动机构CASC4DE的粒子物理学家卡米尔·贝鲁菲领导的一项研究最近给出了一个可行的方案，该方案成功的解决了将殖民飞船发送到另一个恒星系的挑战。首要解决的问题是飞船上的一代目需要多少人才够健康的将人类基因繁衍下去。

在给出数字答案之前，此项研究中使用了一个随机代码生成软件来模拟人的一生中会遇到的一些场景，包括生老病死。好了，具体一代目的数量是4298。是的，至少要98个船员同时还要排除遗传疾病风险和一些婚前的负面事件影响(如流产等)才能保证健康的繁衍下去。

第二个问题是吃，按照现在最先进的食物保存技术，预留的食物也会在几个世纪内逐渐腐败变质，因此船员们必须要有一定的空间来生产食物。然后问题就是，需要多大的空间才够98个一代目的食物产出需求？根据一系列废话船员的热量需求(评估年龄、身高、体重、活动量等)和飞船的表面积与可生产的食物量，最后得出结论。

以一个500人的群体为例，该群体民族混杂、杂食、摄入均衡，只需要约0.45平方公里面积的人工土地就可以满足该群体的食物需求。使用无土栽培培育植物(粮食、水果、蔬菜淀粉糖和油)和传统农业副食(肉、鱼和乳制品还有蜂蜜)蜂蜜？？？

这些结果还给飞船设计本身提供了一些体系约束结构的上限值，假设该船使用旋转圆筒的方式来提供人造重力，则半径至少在224米，长度为320米。除此以外的其他人类所需区域——比如人类居住区、控制室、发电站反应堆和发动机使得飞船比这个圆筒又额外多出两倍体积。

有趣的是，即使我们再次基础上把飞船的长度加倍，也没有现今地球上所存在的最大人造物——迪拜伯克哈利法塔塔要小。

这项研究主要让我们惊奇的意识到，按照我们现有的技术，我们已经有能力建造一艘这样的“世代飞船”用来跨越漫长的时空是有可能性的。这项研究的唯一缺陷是水。仅仅依靠对飞船整体的水资源回收是不够的，人们下一个要攻克的难题是如何在深空中收集水/冰。

本文译自 sciencealert，由 利维坦 编辑发布。