宇宙飞船如何空气清新？

如果未来宇宙航行依然无法突破光速，真的动辄需要几十年甚至几百年的航行才能抵达目的地行星，那么，宇宙飞船如此密闭狭小的空间，如何解决空气清新问题？

一般密闭空间，时间久了之后，都会有一股臭味，比如房间门窗紧闭，靠空调和空气净化器，时间久了，从外面进来总会闻到一股恶心的臭味，二氧化碳浓度、累积的甲醛浓度和其他呼吸废气都会增多，貌似没有办法彻底消除这种臭味和有害气体？那么国际空间站如何保证空气清新呢？靠空气净化器真的足够吗？几个月之后宇宙飞船会不会弥漫着屎臭味、汗臭味、脚臭味和口臭味混杂的恶心味道？

靠种植植物来吸收臭味，人类的粪便、废气可以被植物吸收，可以构建一个小型生体系统，物质可以在其中循环，这是一种途径，但需要种植的植物数量恐怕要非常庞大，星际航行的宇宙飞船也需要非常非常大，至少要建设成一个几十平方公里甚至几百平方公里的城市那么大吧。

另外，人类制造的汽车、飞机等机械，都不可避免遭遇磨损、锈蚀，宇宙飞船在几百年的航行过程中，如何解决零部件的磨损、老化？这就需要飞船具备生产替换所有零部件的能力，甚至有复制整艘新飞船的能力，那飞船内部所需要的工业门类和专业技术人员数量将非常多，可能至少需要几十万人口才能完成一次星际航行的使命。3D打印技术可能可以使得整个工业体系胶囊化、迷你化，但依然会需要足够的人口和空间来支撑飞船内部的工业体系，以保证飞船零部件的生产、更换甚至研发……

当飞船拥有几十万人口，又需要历经几百年才能抵达目的地，目的地行星又不一定适合人类生存，甚至不一定有陆地可以着陆，那飞船就必须设计成可以永久性航行、自我维持的完整生态系统，飞船也就是一个完整的社会，配套的人口政策、儿童教育、考试体系、犯罪惩罚、养老政策、就业分配等等都不可避免……

还有，星际飞船要想具备足够的抗打击能力和防风险能力，一定是需要足够的冗余备份，无论人员、零部件、飞船本身至少需要2-3个备份才能保证这套体系可以维持几百年的时间，所以，星际飞船一定是以舰队的形式，可以相互照应。

而且，任何一艘飞船本身应该都是一种积木组合式飞船，类似国际空间站，各个模块使用相同的接口，可以相互对接，推进器、空气净化器、武器系统、太阳能电池板、计算机、雷达、基站、望远镜镜片等等都是标准化可随意替换的，这样万一遭遇陨石撞击损坏，可以从中拆下零部件供其他模块备用，或者其中的金属、塑料可以回收、重新冶炼，制造出新的零部件或设备……

另外一个问题是，星际航行动辄需要数百年时间来完成一个使命，人类任何一个朝代要想维持几百年，都不是一件容易的事情。还有，飞船从地球起飞时的那批人，最终是无法到达目的地行星执行使命最终的使命，执行最终使命的是他们的孙子甚至孙子的孙子，如何确保飞船拥有有效的教育体系，使得几代人之后，所有人依然愿意奉献一生去执行最初的使命？如何保证他们的后代具备父辈的知识和能力？我想，民主制度恐怕不适合这种数世纪级别的星际使命。

这是笔者（微信号：forcode奇想录）刚随意想到的一些星际航行过程中可能遇到的障碍。

另外，我相信，在AI,VR,3D打印,遗传工程等技术充分发展之前，人类要想实现载人超远距离星际航行是不可行的。

在人类进去太空航行时代之前，人工智能是一种必备的技术准备，单靠人类的反应速度、统筹能力、计算能力，宇宙飞船的起降都无法完成，更别提超远距离的星际航行、陨石规避了，一点极小的角度偏差，最后可能远离目的地几十万公里，目前飞船、火箭发射降落，背后都是有数百人的科学家团队在实时支持的，成本极其昂贵，常规化的星际航行甚至星际战争，必须靠自动化的AI技术来大幅度降低成本，才有可能成为现实。

星际殖民必然需要制造超大型、可组合、模块化、标准化的殖民飞船，超远距离的星际旅行，经济学原理决定了跨星际的交通工具必然会往超大型化方向发展，可能未来的飞船会是数公里甚至数百公里体积的那种庞然大物……

这是我以前写的：

如果飞行的距离极其遥远，那么，体积（和运载能力能力）越大的飞行器能够携带的能源更多，比如An-225能够携带的燃料足够它飞行数千公里，我想应该可以计算出一个模型，随着飞行距离的增大，飞行器体积应该相应增大才更加划算，这一方面使得可以携带的燃料重量更多，另一方面使得可以运载的乘客或者货物越多从而单位乘客或货物分担的费用越少。

我们知道在生产上有一个规模效益问题，生产中有两个成本，一个是固定成本（在生产上是厂房、机器等一次性投入），一个是流动成本（随生产产品数量递增的成本，比如工资、原料、能源等），当生产规模越大，单位产品分担的固定成本越来越小，而流动成本几乎保持不变，这样，单位产品的总成本就大幅度降低。飞机运输中也有两个成本，一个是飞机的固定成本：包括飞行人员的成本（这几乎是固定成本，因为一艘飞行器所需要的飞行员不会随着飞行器体积的增大而无限增长，最多增加一点服务人员的成本，服务人员的成本可以算到流动成本里）、飞行器通讯设施的成本（跨星球遥远距离的通讯设备短期内应该很昂贵，飞机体积再大，通讯设施都是一整套）、研发成本（这是初期投资），等等；另外一个是飞机的流动成本：这主要包括单位乘客或货物的重量增加的运输能源成本和相应食物等成本。

当飞行距离足够远（比如飞往月球），飞行器的单套通讯设施成本、飞行人员成本、研发成本等固定成本可能占据总成本的很大比例，如果将飞行器造得非常庞大，那么，单位乘客或货物分担的固定成本就越小，规模效益就出来了。所以forcode相信，对于超远距离的货物运输，飞行器越大越划算，当然，前提是这飞行器每次必须尽量满载，比如从地球运输人力和设备过去，从月球运输矿石回来。所以，当我们50年后，看到全球大国都在建造超大型飞行器用于往返月球时，不要太过于惊讶，这不过是生产的规模效应在星际运输上的一个版本。

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