人类终将在星际穿梭并定居于其他星球，这是俄罗斯火箭专家齐奥尔科夫斯基（Konstantin Tsiolkovsky）早已明确提出的想法。他有一句名言：“地球是人类的摇篮，但人类不可能永远被束缚在摇篮里。”自此，这一想法就成了科幻小说的主题，也成为了人类对未来的共同愿景。星际殖民被视为人类注定的命运，甚至是衡量我们这一物种是否成功的标杆。
但是，在这一愿景提出后的一个世纪里，我们对宇宙和自身的理解告诉我们，星际殖民也许并不是我们的命运。
星际旅行面临的最基本问题是：宇宙实在是太辽阔了。距离最近的恒星之一，天仓五（鲸鱼座τ）到地球大约有12光年，然而这个距离也是地球与月球之间距离的1亿倍。足够大的量变转化为了质变，我们不能简单地用宇宙飞船将人类送到如此远的地方，因为这样的旅程要花费几个世纪的时间，而飞船不足以支撑人类在上面生活这么久。因此，我们需要建一艘太空方舟，大到足以承载一个完整生态系统中的所有人类、植物和动物。
而另一方面，这艘方舟又必须足够小，从而方便加速到相当高的速度，缩短旅行的时间，减少宇宙辐射造成的危害和方舟发生故障的可能。从上文角度看，方舟固然越大越好，但方舟越大，就需要携带越多的燃料用以在抵达目的地时减速，这是一个无法解开的恶性循环。因此，方舟越小越好，但小型化也会导致资源代谢和生态平衡方面的问题。岛屿生物地理学的研究表明，小型化总是会带来这些问题，而太空方舟远比地球上的任何岛屿都更为孤立。
既要大型化又要小型化，两种互相矛盾的设计要求使得我们找不出一个折中的可行方案。
不论方舟大小如何，它的小型化、简单化和隔离状态都会引发诸多生物学问题，现在，我们也必须把微生物组纳入考虑。我们并不是独立的个体，人体内80%的DNA都不是人类自身的，而是属于种类繁多的微生物。
有了这些微生物在动态平衡中发挥作用，我们才能保持健康，而这一复杂的系统是在地球表面的一系列特定条件下共同演化出来的，如地球的重力、磁场、化学成分、大气、日照以及细菌负荷。星际旅行意味着我们将用人工环境代替这样的环境。这样的环境过于复杂无法建模，我们无法预先确定替代环境的参数，因此任何太空方舟都是一种实验，方舟中的居民相当于小白鼠。
第一代登船的人类也许是自愿成为研究对象的，但他们的后代却没有选择的余地，他们将会出生在远比地球狭小的空间中，永远不能离开。
在这样狭小的环境中，许多规则必须强制执行，以保证实验的顺利进行。由于方舟人数的限制，乘员也许不能自由生育。同时，因为许多维持方舟运作的工作是强制性的，人们也没有权力自由选择工作。最后，为了让各种行为规范得到强制执行，方舟的社会结构需要严厉的约束。这种状况需要的是一个类似极权国家的体制。
因为人类具有很强的适应性，在社会学和心理学领域，预测是非常困难的。但是历史证明，在僵化的体制和社会系统中，人们的表现总是很糟糕的。除了这样的社会约束，方舟乘员还面临着永久性的封闭环境、被母星放逐的感觉以及可能出现的健康问题，出现心理问题和精神疾病的概率看来是相当高的，几代过后，很难想象这样的社会体系还能维持稳定。
但是，人类具有很强的适应性，也有一个聪明的大脑。也许上述问题都会得到解决，人类也能够成功地乘坐太空方舟到达附近的行星系统，但若果真如此，他们遇到的麻烦才刚刚开始。
任何星际旅行的目的地要么是生机勃勃，要么是死气沉沉。如果这颗星球上有生命，那么人类在与这些生命接触时会遇到许多的问题，可能无害也可能致命，但不论哪种问题，都需要谨慎的研究。如果这颗星球上没有生命，我们就要利用星球上的资源和能量将其地球化，这是一个漫长的过程，需要花费数个世纪。而在这段时间中，承载人类生命活动的方舟，或与其功能类似的基地都需要在数个世纪中持续运转，不发生故障。
另一种可能的情况是，我们不知道这颗星球上有没有生命，就像火星一样。这种情况下，我们不知道会遇到哪个问题，这样复杂的情况可能会拖慢做出选择或行动的进程。
总而言之，星际旅行存在一系列棘手的问题，到达另一个星球后则会出现另外一系列棘手的问题。面对这些问题，星际殖民虽非全无可能，但也难度极高，成功的机会十分渺茫。由于不可避免的不确定性，一个合乎伦理的星际殖民项目在开始之前有许多工作要做。
首先，在地球上建立可持续发展的人类文明，这将有助于我们学习如何在方舟上建立小型的生态系统；其次，建造一个围绕太阳运行的方舟，在持续不断的反馈循环中进行修正和学习，直到实际建成一个真正可用于星际航行的原型方舟；最后，我们需要派机器人对附近的行星系统进行广泛的探索，寻找是否存在适宜定居的行星。
只有完成了上述步骤，人类才能成功地穿越星际，殖民外星。这项准备工作需要耗时数个世纪，而且取决于第一步是否成功，这第一步就是在地球上创造一个可持续发展的长期文明。这是进行星际旅行的必要非充分条件。如果我们不能在自己的星球持续发展下去，还谈什么其他星球呢。