1樓：
想多了。星際航行的飛船裡不需要生態系統。太空飛行員把意識直接上傳到飛船中控，飛船本身就是他的身體。
太空飛行員作為人的部分在地球上繼續自己的下半生，無數個作為飛船的他則去征服星辰大海；有殖民任務的飛船也不搭載乘客，而是搭載冷凍狀態下的胎胚和人造子宮。到達目的地之後轉殖出一批壯年肉體來然後把事先儲存的意識傳輸進去。
連這種技術都沒有的話還玩什麼星際航行……
2樓：
缺乏用發展的思維啊，想一下長征是怎麼走的，還不是一路跑一路交朋友，有吃的多吃點沒吃的趕緊跑？
如果飛行器沒有必須短時間休整之後必須上路的原因，即使為了殖民全宇宙的偉大夢想，也可以一路跑一路播種子
到了乙個全新的恆星系，先就近採集資源、製造太空港、生孩子、造新飛船，湊齊了乙個含採集、製造、生活、防禦的艦隊就往恆星系內部、更遠的深空發
至於你說的墒的問題，emmm，我不明白明明有吃的非要餓死自己？
3樓：趙泠
題目裡對「時不時」需要補充燃料的設計有點不滿足。其實對於使用黑洞的霍金輻射之類供能的飛船來說，其補充「燃料」的時間跨度可以是極度漫長的。
太陽這樣的主序星在一百億年的壽命裡只會將自身質量的百分之一以內對應的能量釋放出來，地球只接收到太陽放出的光能的二十二億分之一。黑洞可以將吸入的物質的幾乎全部質量對應的能量以霍金輻射的形式釋放出來。以黑洞引擎為飛船提供跟太陽輸入整個地球的光能相同的穩定能量支援的話，一年約需要投入九十一萬噸物質，一倍太陽質量的物質可以用至少二十二萬億億年，是太陽壽命的兩千兩百億倍以上。
一倍地球質量的物質可以用至少六千七百萬億年，是太陽壽命的六十七萬倍以上。即使飛船只拿行星當燃料，若干萬億年才補充一次燃料，對飛船上的文明的壽命來說跟永遠是沒有實質區別的——根據目前的計算，人類文明還能再存在一百萬年的可能性都是十分低下的。
4樓：啥子東西哦
為什麼非要建立完整複雜的生態迴圈？就形成藻類為核心的簡單迴圈就行了啊，這些藻類經人工選育，甚至可以把DNA進行大量修改，產生大量氧氣又營養豐富，生態迴圈系統一直接受飛船系統提供的光照能量，飛船系統裡能量由聚變反應堆提供，而飛船在宇宙中遇到一些合適的星球完全可以進行燃料採集。
突然感覺星際殖民那個時候也許人類都改造完身體了，你吃的是藻類，大腦皮層產生的味覺是牛肉味。
5樓：靈劍
消耗能源然後往外排出廢熱就不違背熵增原理了啊，飛船自己不是個孤立體系，因為向外散熱，所以跟整個環境一起才是個孤立體系，將熱量從高溫的飛船散發到低溫的宇宙空間，把熵轉移出去了，飛船內就能保持熵的穩定。數學上那麼簡單的東西需要考慮那麼多嗎……
飛船是乙個能飛來飛去的東西，不是停在什麼都沒有的宇宙空間裡面不動的，它可以自己去「覓食」，找到乙個木星這樣的氣態行星，發射採礦機械人下去吸幾大口就夠用很久很久了。飛行過程中也可以不斷收集散步在宇宙空間裡的游離氫。
這跟地球上的動物是一模一樣的，動物自己不能接收太陽能，所以必須要主動去攫取低熵物質，通過新陳代謝作用將負熵轉移到體內，然後排出廢物將高熵交給環境，維持自己的低熵狀態。如果說在地球上等著太Sunny像是植物，那麼坐著飛船到處收集燃料就是動物，動物違反熵增原理嗎？
你覺得動物飢一頓飽一頓早晚會餓死，所以動物沒法生存？那你知道什麼是「種群」嗎？人類完全不需要只生存在一艘星艦上啊，可以有很多很多，飛到乙個地方有機會就再造幾艘，最終擴張到到處都是不就行了。
死掉幾個星艦的個體也是無關緊要的事情。
6樓：無知扯乎
樓歪了，一切都應該以維持飛船裡一定數量和質量的生命(不僅是人，也包括動物植物藻類細菌真菌甚至病毒的生命)作為根本前提。原因是能量和物質消耗了可以通過周圍的恆星發光行星礦或反物質等補回來，而生命是不能丟掉的。
7樓：喬捷
理論上說永久穩定不可能，但是維持一段時間的穩定是可以的，只要你攜帶的能量足夠多，在能量耗盡前可以保持生態迴圈，星際航行不是永久漂流，確保在航行期間保證補給充足就可以了。
不過帶著生態系統去星際航行是非常低效的方案，是人類在技術水平比較低下的時候由科幻作家做出的幼稚幻想。真發展到星際航行那個時代，人類完全可以用冬眠、矽基化等手段用最低的成本維持生存，駕駛飛船交給人工智慧就行了，也不需要人類干預。
題目加了補充，答案也補充下。在沒有能量和物質補給的情況下，飛船就是個孤立系統，那必須遵循熱力學第二定律的熵增加原理，不可能實現穩定的生態平衡。
8樓：霜天曉月
反正劉慈欣在流浪地球裡認為不可行，所以把地球開跑了。
而且你說沒有外來能量是什麼意思？飛船引擎提供的能量相對於生態系統不就是外來的嗎？
9樓：破曉時分
系統經絕熱過程由一狀態達到另一狀態熵值不減少——熵增原理
這裡面有提到時間嗎？只是說了乙個趨勢。飛船就是地球，核聚變或者什麼正反物質泯滅產生的能量就是太陽。在這個過程中還是熵增的呀。等到能量用完，飛船的動態系統也就崩潰了。
樓主的誤區就是，飛船生態系統是永遠可以維持的嗎？肯定是按照星際之間的距離設定好的。
10樓：「已登出」
生命支援系統隨時都要消耗資源，除了供熱和光照可以靠能源支援，還需要大量的物質元素才能長久維持。所以星際航行是不可能帶著生態系統的。除非足夠小，但太小又無法功能上補償人的生存需要。
因此星際航行最有可能出現的是「盡量簡化的純消耗系統」，不可能有一艘大飛船帶著乙個龐大的生態系統滿世界跑的情況。
行星飛船就不要想了，那是偽科學。行星沒有恆星內部的廉價勢能可以利用，無法足夠高效的進行質能轉換。
11樓：伊布太強了
不存在永遠航行，大量的科幻作品都提到一點，就是外星人做星際遠征時也是「走一步看一步」，比如一開始是計算好能跑三百年，至於三百年後怎麼辦？那就要看中途能否遇到提供補給的星球了，如果不幸沒找到，死了也就死了。
《星際穿越》裡的人類遠征，實際上已經失敗了，如果不是男主角超高難度的操作技術和自我犧牲精神，女主角根本到不了目標星球
12樓：二叉樹er
18-12-21
補充一條，耗散系統的初始狀態必須遠離平衡態(熵極大的狀態)。
題主你聽說過耗散系統嗎？這是封閉系統(與外界有能量交換而無物質交換)的一種，可以長時間保持低熵。
地球生物圈就是乙個封閉的耗散系統，太陽的部分能量經過地球被分攤到宇宙，這個過程中地表的生物圈得以保持低熵。
對可能存在的，帶有自迴圈生態系統的恆星際飛船來說，聚變燃料(或者其他高能量密度的物質)的能量經過這個生態系統被分攤到整個宇宙。這個生態系統也是乙個能保持低熵的耗散系統。
所以，宇宙的空曠寒冷，是種種看似違反熵增原理的耗散系統得以存在的關鍵。
13樓：
熵增會輸入到能量上面，能量不夠了那熵，系統就無法維持了。
能量的輸入=熵的輸出
在乙個系統內熵是有增有減的，把系統擴大後，熵應該還是不增不減的。
我是民科，要臉匿名，
14樓：南海惡鯊
題主必須明白兩個概念
第一，能源可以理解為一種「負熵流"-只要能源源不斷的引入負熵流，系統就會一直維持在低熵狀態。
第二，題主需要明白的問題，沒有任何一段星際航行是漫無目的的亂飛。甚至可以說地球上的現代航海在出發前都要把航線，導航裝置，物資，燃料以及船員數量提前嚴格的規劃好，否則一定出問題。
航海尚且如此星際航行遇到的問題比航海遇到的問題複雜得多壓根不再乙個數量級上，怎麼可一開始就漫無目的的亂飛？
飛船航線，航速，燃料數量，日常物資，人員數量，生態圈規模，配件冗餘備份數量等大量引數在出發前都要經過了超算嚴謹分析。。
所以只要不出災難級別問題你壓根不用擔心能源不夠或者生態圈崩潰這些問題。
15樓：ncc21382
我不覺得恆星際飛行的亞光速世代船裡能源是問題，看上面這張NASA官方文獻裡的示意圖。反物質就不考慮，畢竟生產反物質消耗的能量比湮滅產生的能量多無數倍，加上湮滅產生的大量伽瑪射線不太好利用。先看核裂變吧，一塊和常見易拉罐差不多大小的鈾235釋放的能量相當於50罐太空梭用的液氫液氧。
而氘-氚聚變的能量密度更是鈾235裂變的4.8倍。至於其他聚變燃料，見下圖。
我以前概略的計算過，1噸氦3聚變發出的能量大約相當於5000萬桶石油！在掌握核聚變後能源的攜帶根本不是問題，出發時帶足核燃料就行，足夠撐到目的地。好比是跨越大洋的航班都會確保有足夠的燃油抵達彼岸，而不是途中油燒完墜海了。
用化學火箭載人去火星就有一定挑戰性，去小行星帶已經很難，載人去木星更是不可能的任務，能飛出太陽系星際航行至少也得是裂變了。
散熱通過冷卻液、熱管、熱幫浦等措施把內部廢熱輸送到飛船外部的散熱器，通過熱輻射的方式向溫度-270.45°C的宇宙消散。
還有我認為恆星際飛船也好、太空城市也好、火星殖民地等也好，上面的人造生物圈不能像地球那樣完全自然的迴圈。因為條件差異太大，必須有強有力的人工干預去修正出現的問題、偏差。例如當植物生產的氧氣不足可以用化學方法去補償、水質出問題就人工淨化，微生物菌群出問題就用人工手段處理廢物合成肥料。
通過人工干預保障跟自然生態迴圈相結合去維持好這生活環境，而不是試著100%模仿地球。還要優化人造環境的設計，例如用生物反應器培養益生菌和微藻處理廢物生產氧氣、用垂直水栽農業取代傳統的農田等，高效的利用有限的能源和空間。理想主義式盲目的照搬、模擬地球，忽視客觀條件的差異，這就是生物圈2號失敗的根本原因。
注意人類通過觀察學習鳥類發明了飛機，然而人類的飛機並不像鳥那樣在機翼上貼人造羽毛，然後撲翼飛行。完全照搬鳥類飛行方式的撲翼機只能作為小模型、玩具，無法真正帶人翱翔天空。
16樓：環形世界工程師
有聚變或者反物質湮滅產生的能量輸入，以維持系統的低熵狀態。
如果真的長時間得不到補充，應該系統就會崩潰，但是畢竟船員可以冬眠嘛，消耗還是比較第的。按照一般的看法反物質也很好收集，當然，如果科技足夠發達。
17樓：
當然啦，地球生態系統能維持運轉的本質當然是外部（Sunny）的能量。
小型生態系統也都是外部接電來供能的，沒了電的狀況下，時間長了都得完蛋。
所以我們要研發聚變技術來獲得取之不盡的能源呢→_→
18樓：
基本水平高的作者寫得都不違反╮（╯＿╰）╭
有的世代飛船收割路上的恆星能源，有的採集游離反物質，還有的全員冬眠硬抗幾百幾千年……能寫出這個設定就總有合理化的方法嘛_(:з」∠)_
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