การขับเคลื่อนด้วยสนามหมายถึงแนวคิดระบบขับเคลื่อน ที่ แรงขับเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ กับ สนามภายนอกหรือสื่อ แวดล้อม มากกว่าที่จะมาจากเชื้อเพลิงเคมีบน ยานเป็นหลัก ^{[ 1 ] [ a ]} ​​แนวคิดในช่วงแรกพัฒนามาจากการศึกษาแรงดันรังสีและการเคลื่อนที่ที่ขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า ต่อมาการสำรวจของผู้รับเหมาและหน่วยงานต่างๆ ได้จัดระเบียบแนวคิดขั้นสูงภายใต้หัวข้อความร้อน สนาม และโฟตอน^{[ 3 ] : 1–2 [ 2 ] : 25–26} ระบบขับเคลื่อนที่เกี่ยวข้องหลายระบบที่กล่าวถึงควบคู่ไปกับการขับเคลื่อนด้วยสนามในวรรณกรรมทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้นซึ่งสำรวจไว้ในที่นี้ ได้รับการพิสูจน์แล้วในทางปฏิบัติ รวมถึงสายเคเบิลไฟฟ้าในวงโคจรยานอวกาศพลังงานแสงอาทิตย์เช่นIKAROSและการใช้งานบนโลก เช่นการขนส่งด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า การขับเคลื่อนเรือ MHDและอุปกรณ์แรงขับEHD ^{[ 2 ] : 25–26, I-2 [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}ในวรรณกรรมสมัยใหม่ที่แคบกว่า การอภิปรายเกี่ยวกับการขับเคลื่อนโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงมักจะมุ่งเน้นไปที่ระบบที่เชื่อมโยงกับสิ่งแวดล้อม ในขณะที่วรรณกรรมของผู้รับเหมาและการสำรวจในอดีตได้กล่าวถึงการขับเคลื่อนภาคสนามในวงกว้างมากขึ้น และบางครั้งก็จัดกลุ่มการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าบนบกที่เกี่ยวข้องและแนวคิดพลังงานลำแสงบางอย่างไว้ในกรอบการวิเคราะห์เดียวกัน^{[ 1 ] [ 2 ] : 25–26, I-2}

งานวิจัยที่เกี่ยวข้องยังได้ตรวจสอบการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลำแสงซึ่งเลเซอร์ ไมโครเวฟ หรือลำแสงอนุภาคส่งพลังงานไปยังยานพาหนะจากแหล่งกำเนิดระยะไกล และข้อเสนอเชิงคาดการณ์เพิ่มเติมที่เกี่ยวข้องกับความโค้งของกาลอวกาศ^{[ 2 ] : I-2, II-1 [ 8 ] : 1–2} โครงการฟิสิกส์การขับเคลื่อนที่ก้าวล้ำของNASAช่วยปรับกรอบหัวข้อใหม่โดยคำนึงถึงความสอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์ กลไกการเชื่อมต่อที่ระบุได้ และความสามารถในการทำซ้ำในการทดลอง^{[ 8 ] : 1–2, 6} วิธีการขับเคลื่อนใดๆ ที่อ้างว่าสร้างแรงขับสุทธิในระบบปิดโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์ภายนอกจะละเมิดการอนุรักษ์โมเมนตัมซึ่งเป็นผลมาจากสมมาตรการแปล เชิงพื้นที่ ของกฎทางฟิสิกส์ตามที่แสดงโดยทฤษฎีบทของ Noether ^{[ 9 ] [ 8 ] : 2}

หัวข้อนี้ได้รับการศึกษาโดยหน่วยงานอวกาศ แห่งชาติ กลุ่มวิจัยทางวิชาการ และองค์กรอุตสาหกรรมและแนวคิดการขับเคลื่อนด้วยสนามปรากฏให้เห็นอย่างกว้างขวางในนิยายวิทยาศาสตร์ซึ่งในหลายกรณีเกิดขึ้นก่อนหรือควบคู่ไปกับการวิจัยทางเทคนิค อิทธิพลบางครั้งก็เป็นไปโดยตรง: นักฟิสิกส์Miguel Alcubierreกล่าวว่าเมตริกวาร์ป ของเขา ได้รับแรงบันดาลใจจากศัพท์เฉพาะของStar Trek ^{[ 10 ] [ 11 ]}

จรวดแบบดั้งเดิมมีบทบาทสำคัญในการขับเคลื่อนทางอวกาศในช่วงศตวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21 ^{[ 12 ]}จรวดแบบดั้งเดิมจะเคลื่อนที่โดยการขับไล่มวล ซึ่งโดยทั่วไปแล้ว คือ ผลผลิตจาก การเผา ไหม้ ของ เชื้อเพลิงเคมีเพื่อสร้างแรงขับตามกฎข้อที่สามของนิวตันซึ่งเป็นการปล่อยจรวด ที่คุ้นเคย พร้อมเปลวไฟและควันระเบิดอยู่ด้านล่าง^{[ 13 ] : 5–6} ในบทความนี้การขับเคลื่อนด้วยสนามถูกใช้สำหรับแนวคิดระบบขับเคลื่อน ที่ แรงขับเกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์ กับ สนามภายนอกหรือสื่อ แวดล้อม มากกว่าที่จะมาจากเชื้อเพลิงเคมี บนยานเป็นหลัก ในขณะที่สังเกตว่าแหล่งข้อมูลบางแหล่งในภายหลังใช้ฉลากที่แคบกว่าคือการขับเคลื่อนโดยไม่ใช้เชื้อเพลิงสำหรับระบบที่เชื่อมต่อกับสิ่งแวดล้อม^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม ในวรรณกรรมสำรวจทางประวัติศาสตร์ หมวดหมู่นี้มักถูกวาดให้กว้างขึ้น โดยขยายไปถึงแนวคิดพลังงานภายนอกและแม่เหล็กไฟฟ้าภาคพื้นดินที่เกี่ยวข้องซึ่งกล่าวถึงภายในตระกูลการวิเคราะห์เดียวกัน^{[ 2 ] : 25–26, I-2 [ 1 ]}

แม้ว่าข้อเสนอหลายอย่างยังคงเป็นเพียงทฤษฎี แต่ระบบที่เชื่อมต่อกับสภาพแวดล้อมบางอย่างก็ได้รับการสาธิตในอวกาศในที่สุด^{[ 14 ] [ 15 ]}รวมถึง ใบเรือ พลังงานแสงอาทิตย์ใบเรือแม่เหล็กและสายยึดไฟฟ้า ซึ่งเชื่อมต่อกับ โฟตอน พลาสมาหรือสนามแม่เหล็กภายนอกแทนที่จะขับเชื้อเพลิงบนยาน การขับเคลื่อนด้วยสนามไม่ใช่เทคโนโลยีเดียว แต่เป็นแนวทางที่หลากหลาย ตั้งแต่แนวคิดที่พัฒนาแล้วซึ่งได้รับการทดสอบในการบินไปจนถึงโครงสร้างทางทฤษฎีที่คาดเดาได้สูง^{[ 8 ] : 2}

แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยสนามพลังงานในยุคแรกเริ่มพัฒนาขึ้นก่อนศตวรรษที่ 20 ในปี ค.ศ. 1610 โยฮันเนส เคปเลอร์ได้เขียนDissertatio cum Nuncio Sidereo ( การสนทนากับผู้ส่งสารจากดวงดาว ) ถึงกาลิเลโอ กาลิเลอีเพื่อตอบสนองต่อSidereus Nuncius ของกาลิเลอีเอง โดยอธิบายแนวคิดเรื่องลมในอวกาศที่ขับเคลื่อนยานอวกาศเหมือนลมทะเล: ^{[ 16 ] [ 17 ] : 39}

ทันทีที่มีใครสักคนสาธิตศิลปะแห่งการบินได้สำเร็จ มนุษย์จากเผ่าพันธุ์ของเราก็จะไปตั้งถิ่นฐานบนดวงจันทร์และดาวพฤหัสบดีอย่างแน่นอน... ใครจะเชื่อว่ามหาสมุทรอันกว้างใหญ่จะสามารถข้ามได้อย่างสงบสุขและปลอดภัยกว่าผืนน้ำแคบๆ ของทะเลเอเดรียติก ทะเลบอลติก หรือช่องแคบอังกฤษ? หากมีเรือหรือใบเรือที่เหมาะสมกับสายลมแห่งสวรรค์ ก็จะมีบางคนที่ไม่กลัวแม้แต่ความว่างเปล่า [ในอวกาศ]...

พื้นฐานทางกายภาพสำหรับสัญชาตญาณของเคปเลอร์เริ่มปรากฏขึ้นในอีกสองศตวรรษต่อมาเจมส์ คลาร์ก แม็กซ์เวลล์ได้แสดงให้เห็นในปี 1873 ว่ารังสีแม่เหล็กไฟฟ้าควรจะสามารถสร้างแรงดันบนพื้นผิวทางกายภาพได้^{[ 3 ] : 1–2} ในการประชุมฟิสิกส์นานาชาติในปี 1900 ปิออตร์ เลเบเดฟ ได้นำเสนอLes forces de Maxwell-Bartoli dues à la pression de la lumièreซึ่งรายงานการวัดแรงดันรังสี เชิงทดลอง และให้การยืนยันเชิงปริมาณครั้งแรกของการคาดการณ์ของแม็กซ์เวลล์ด้วยหลักฐานว่าแสงสร้างแรงดันต่อสสาร^{[ 18 ] : 133–140 [ 19 ] : 332–333} ในปี 1905 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้ทำการควอนตัมผลการค้นพบของแม็กซ์เวลล์เพื่อพิสูจน์ว่าอนุภาคแสงสามารถมีโมเมนตัมได้^{[ 3 ] : 2}

ในปี พ.ศ. 2464 Tsiolkovsky ได้ตีพิมพ์ ผลงาน Extension of Man into Outer Spaceซึ่งเป็นการสำรวจแนวคิดการขับเคลื่อนด้วยโฟตอนเพิ่มเติม^{[ 3 ] : 2} ผลงาน Перелеты на другие планеты ( Flights to Other Planets ) โดยFriedrich Zanderได้รับการตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2467 ใน วารสารวิทยาศาสตร์ของรัสเซียชื่อ Техника и жизньซึ่งอธิบายแนวคิดในการบรรลุการบินระหว่างดาวเคราะห์โดยใช้ "แผ่นบางพิเศษ" ที่ขับเคลื่อนด้วยแสง^{[ 20 ]}มีรายงานว่า Zander ได้รับแรงบันดาลใจในงานนี้จากการวิจัยของ Tsiolkovsky เพื่อนร่วมงานของเขาในหัวข้อนี้^{[ 3 ] : 2}

ระหว่างปี 1928 ถึง 1932 Nikolai Ryninได้ตีพิมพ์Mezhplanetnye Soobshcheniya ( การบินและการสื่อสารระหว่างดาวเคราะห์ ) ซึ่งเป็นสารานุกรมภาษารัสเซีย 9 เล่ม ที่พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติอธิบายว่าเป็นสารานุกรมเล่มแรกเกี่ยวกับประวัติศาสตร์และทฤษฎีของเทคโนโลยีการบินและอวกาศและการบินอวกาศ^{[ 21 ]}เนื้อหาครอบคลุมถึงแนวคิดการขับเคลื่อนด้วยแรงดันรังสีและพลังงานลำแสง^{[ 22 ]}และผลงานของ Lebedev, Tsiolkovsky, Goddard, Hermann OberthและRobert Esnault-Pelterie [ ^{19 ] : 332–333} เล่มแรกของ Rynin ชื่อDreams, legends, and early fantasies (1928) ได้จัดแหล่งพลังงานของยานอวกาศออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่ พลังงานที่ส่งจากโลกไปยังยาน พลังงานที่บรรทุกบนยาน และพลังงานที่ได้จากอวกาศ ส่วนสุดท้ายรวมถึง "แรงดันรังสีที่จะกระทำต่อหน้าจอขนาดใหญ่พิเศษรอบยาน" ซึ่งเป็นคำอธิบายที่ชัดเจนของการขับเคลื่อนด้วยแรงดันโฟตอน^{[ 22 ]}ไรนินสังเกตว่างานที่สำรวจในสารานุกรมของเขา "แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าผู้คนต่าง ๆ ในประเทศต่าง ๆ ต่างได้ข้อสรุปเดียวกันโดยอิสระ" เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการเดินทางระหว่างดาวเคราะห์^{[ 19 ] : 2}

ในขณะที่การสำรวจสารานุกรมกำลังบันทึกภาพรวมทางทฤษฎี งานทดลองคู่ขนานก็กำลังเกิดขึ้นในยุโรป ในปี 1928 J. Navascués จากเมืองเลออน ประเทศสเปนได้อธิบาย แนวคิดเครื่องจักร ไดนาโม -ไฟฟ้าที่เชื่อมต่อสนามแม่เหล็ก "ซึ่งสร้างการเคลื่อนที่แบบแปลของเครื่องจักรโดยปฏิกิริยาของกระแสไฟฟ้ากับสนามแม่เหล็กโลก" โดยที่ "การขับเคลื่อนเกิดจากการตัดฟลักซ์แม่เหล็กโลกด้วยขดลวดนำไฟฟ้า แบบปิด " ^{[ 23 ] : 7231} หลังจากปี 1930 แนวคิดการวิจัยเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็กที่เกี่ยวข้องก็ซบเซาลงในกิจกรรมการตีพิมพ์เผยแพร่ต่อสาธารณะเป็นเวลากว่าทศวรรษในช่วงและหลังสงครามโลกครั้งที่สองโดยส่วนใหญ่ปรากฏในนิยายวิทยาศาสตร์มากกว่าการพัฒนาทางเทคนิคอย่างต่อเนื่อง^{[ 24 ] : 12}

การปรากฏตัวครั้งแรกที่ชัดเจนหลังสงครามของแนวคิดการขับเคลื่อนเหล่านี้ในเอกสารทางวิทยาศาสตร์แบบเปิดคือใน ชุดบรรยายด้านการบินอวกาศ ของสถาบันแฟรงคลิน ในปี 1958 HW Ritchey รองประธานของThiokolและหัวหน้าโครงการจรวด^{[ 25 ]}ได้เน้นย้ำแนวคิด 'การขับเคลื่อนด้วยสนาม' โดยอธิบาย 'การใช้สนาม' เป็นวิธีหลีกเลี่ยงไอพ่นไอเสีย [ ^{26 ] : 46–47} ในเอกสารเดียวกัน Israel Levitt ผู้อำนวยการของFels Planetarium ของสถาบัน ได้อธิบายวิธีการขับเคลื่อนด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ รวมถึงแนวคิดความร้อนจากแสงอาทิตย์ของKrafft Arnold Ehricke ข้อเสนอใบเรือแรงดันรังสีของ Richard Garwinและ การวิจัย จรวดโฟตอนโดย Kurl Stanukovitch จากรัสเซีย^{[ 27 ] : 189–190, 191–192, 192–193} นายพล โดนัลด์ แอล. พัตต์แห่งกองทัพอากาศสหรัฐฯซึ่งเป็นผู้นำปฏิบัติการเปเปอร์คลิปหลังสงครามโลกครั้งที่ 2 ^{[ 28 ]}ทำนายว่ายานอวกาศในอนาคตจะใช้ "ระบบขับเคลื่อนแบบโฟโตหรือสนามไอออน" ^{[ 29 ] : 6}

เมื่อโครงการการบินอวกาศขยายตัวตลอดช่วงทศวรรษ 1960 การศึกษาของผู้รับเหมาสำหรับกองทัพอากาศสหรัฐฯและ NASA ได้จัดระเบียบแนวคิดการขับเคลื่อนขั้นสูงมากขึ้นภายใต้หัวข้อหลักสามหัวข้อ ได้แก่ ความร้อน สนาม และโฟตอน เพื่อให้สามารถเปรียบเทียบแนวคิดที่ไม่ธรรมดาได้ภายในกรอบการวิเคราะห์ทั่วไป^{[ 2 ] : 26} รายงานปี 1972 จากห้องปฏิบัติการจรวดขับเคลื่อนของกองทัพอากาศตามด้วยการศึกษาของห้องปฏิบัติการขับเคลื่อนไอพ่นในปี 1975 และ 1982 ได้นำกรอบนี้ไปข้างหน้าในแผนงานที่ตีพิมพ์ การศึกษาเหล่านี้เน้นระบบ " แรงขับจำเพาะ อนันต์" ที่จะได้รับพลังงานหรือ ของเหลวทำงานจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ และแนะนำว่าความก้าวหน้าในเลเซอร์และตัวนำยิ่งยวดสามารถฟื้นฟูแนวคิดที่ถูกทิ้งไปก่อนหน้านี้ เช่น การขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์หรือแรมเจ็ต [ ^{2 ] : I-1, 25–26, 406} บทวิจารณ์ในภายหลังได้อธิบายลักษณะการวิจัยการขับเคลื่อนในช่วงเวลานี้ว่าขับเคลื่อนด้วยความคิดสร้างสรรค์ที่ไม่จำกัดและ "การคิดอย่างอิสระ" ^{[ 2 ] : I-2}

แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็กโลกก็ได้รับความสนใจในช่วงเวลานี้เช่นกันสำนักข่าว United Press Internationalรายงานในปี 1964 เกี่ยวกับข้อเสนอจากบริษัท Westinghouse Air Brake Companyที่จะเชื่อมต่อเมือง Youngstown รัฐโอไฮโอกับเมือง Pittsburgh ผ่าน ระบบขนส่ง "การขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด" ^{[ 30 ] : 9} ต่อมา หนังสือพิมพ์Chicago Tribune รายงานเกี่ยวกับการสนับสนุนของ NASA ในช่วงแรกเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า "การขับเคลื่อนด้วยการสั่นพ้องของสนามแม่เหล็ก" โดยระบุว่า การ วิจัย ด้านแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องได้เริ่มต้นขึ้นในปี 1971 เพื่อเป็นส่วนขยายของการฝึกอบรมนักบินอวกาศเกี่ยวกับฟิสิกส์ของดวงอาทิตย์ [ ^{31 ] : 15}

แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยแรงดันโฟตอนยังได้รับการพัฒนาผ่านโครงการศึกษาเฉพาะทาง NASA ให้ทุนสนับสนุนสถาบัน Battelle Memorial Instituteในปี 1973 ภายใต้การนำของ Jerome L. Wright เพื่อศึกษาแนวคิดการแล่นเรือพลังงานแสงอาทิตย์สำหรับการสกัดกั้นดาวหางฮัลเลย์ ในปี 1976 ข้อเสนอการนัดพบด้วยใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์อย่างเป็นทางการซึ่งบริหารจัดการโดย Louis Friedmanที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion Laboratoryได้ถูกส่งไปยัง NASA แต่แนวคิดใบเรือถูกยกเลิกในปี 1977 เพื่อหันไปใช้การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แทน และภารกิจดาวหางเองก็ถูกยกเลิกในภายหลัง^{[ 3 ] : 2}

ในช่วงทศวรรษ 1980 กรอบการจำแนกประเภทก่อนหน้านี้เริ่มหลีกทางให้กับการพยายามระบุและจัดระเบียบกลไกการเชื่อมต่อทางกายภาพเฉพาะที่สามารถสร้างแรงขับที่วัดได้ ในปี 1980 นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ชื่อ Al Holt ตั้งข้อสังเกตว่าแบบจำลองที่เสนอสำหรับการปฏิสัมพันธ์ของสนามขับเคลื่อนในยุคนี้มีตั้งแต่ ความพยายามของ ทฤษฎีสนามรวม ของอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ไปจนถึงงานของ "นักสมัครเล่นที่จริงจัง" ซึ่งสะท้อนให้เห็นว่าวรรณกรรมเชิงคาดการณ์เกี่ยวกับแนวคิดดังกล่าวได้แพร่หลายมากเพียงใดในช่วงเวลานั้น^{[ 32 ]}ในปีนั้น Holt ได้รับการอ้างถึงโดยChicago Tribuneในการสนับสนุนสนามขับเคลื่อนว่า "สิ่งสำคัญที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับผมคือการช่วยทำลายทัศนคติที่ขัดขวางว่าการปฏิสัมพันธ์ของสนามกาลอวกาศจะยังคงอยู่ในขอบเขตของนิยายวิทยาศาสตร์ไปอีกหลายร้อยปี" ^{[ 31 ] : 18} โฮลต์โต้แย้งว่าความก้าวหน้าไปสู่การขับเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับสนามจะต้องใช้ "ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์สนาม" เฉพาะเพื่อวัดความสัมพันธ์ระหว่างแรงโน้มถ่วง แม่เหล็กไฟฟ้า และโครงสร้างของกาลอวกาศ โดยกำหนดกรอบผลตอบแทนที่เป็นไปได้เป็นประสิทธิภาพที่เหนือกว่าเครื่องบินและยานอวกาศชั้นนำในขณะนั้น เช่นกระสวยอวกาศ SR -71AและF- 16 ^{[ 32 ]}

วิศวกรรมใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ยังก้าวหน้าไปในเชิงสถาบันในช่วงเวลานี้ด้วย: การศึกษาฮัลเลย์ของ JPL เปรียบเทียบสถาปัตยกรรมใบเรือแบบสี่เหลี่ยมและแบบเฮลิโอไจโรโดยแบบหลังใช้ใบพัดหมุนยาวเป็นใบเรือและเป็นที่นิยมสำหรับการใช้งาน^{[ 33 ]}ในขณะที่มูลนิธิอวกาศโลกได้ประดิษฐ์และใช้งานใบเรือขนาด 20 เมตรบนพื้นดิน และสร้างใบเรือขนาด 30 เมตรที่เก็บไว้ในโครงสร้างการใช้งาน^{[ 34 ] : 2} ภารกิจใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์สำรองไปยังดาวหางเอ็นเคก็ได้รับการพิจารณาในปี 1983 เช่นกัน เพื่อเป็นทางเลือกในการสกัดกั้นดาวหางฮัลเลย์^{[ 33 ]}

หนังสือพิมพ์Huntsville Timesรายงานเกี่ยวกับโครงการของ กลุ่ม Defense and Space Systems ของ TRW Inc.ที่ทำการวิจัยเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็ก หรือที่เรียกว่า "การขับเคลื่อนด้วยสนามแรง" สำหรับการใช้งานในการปล่อยยาน^{[ 35 ] : 4} Robert L. Forwardในปี 1984 ได้ขยายการศึกษาเกี่ยวกับใบเรือลำแสงไปสู่ระดับระหว่างดวงดาว โดยเสนอแนะว่าเลเซอร์ระบบสุริยะแบบเฟสสามารถเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องให้กับใบเรือน้ำหนักเบาพิเศษในระยะทางดาราศาสตร์ และศักยภาพในการสำรวจระหว่างดวงดาวภายในช่วงชีวิตของมนุษย์^{[ 36 ] : 187, 193} ในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ใบเรือแม่เหล็กได้ปรากฏขึ้นเป็นแนวคิดที่เสนอให้ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง ซึ่งจะใช้ ลูป ตัวนำยิ่งยวดเพื่อเบี่ยงเบนลมสุริยะหรือพลาสมาระหว่างดวงดาว และด้วยเหตุนี้จึงสร้างแรงขับหรือแรงต้านโดยไม่ต้องขับมวลปฏิกิริยาบน ยาน ^{[ 37 ] : 197–198, 203} ทศวรรษ 1980 เป็นช่วงเวลาสำคัญของการตีพิมพ์งานวิจัยเกี่ยวกับการเดินเรือด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ โดยมีวัสดุที่สร้างขึ้นโดยนักวิจัยหลากหลายกลุ่มทั่วโลก ซึ่งเริ่มต้นและสิ้นสุดด้วยความพยายามในปี 1979 และ 1992 โดยมูลนิธิอวกาศโลกและคณะกรรมการครบรอบ 500 ปีคริสโตเฟอร์ โคลัมบัสเพื่อส่งเสริมการแข่งขันเดินเรือด้วยพลังงานแสงอาทิตย์ไปยังดวงจันทร์^{[ 3 ] : 1–2}

แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าบนบกได้รับการสาธิตการใช้งานจริงในช่วงต้นทศวรรษ 1990 ในปี 1990 เดลี่เทเลกราฟรายงานเกี่ยวกับการพัฒนาเรือขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าไฮโดรไดนามิกของญี่ปุ่น ซึ่งรวมถึงแผนการติดตั้งอุปกรณ์ขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กและดำเนินการทดสอบในทะเล^{[ 38 ] : 11 ภายในปี 1991–1992 เรือทดลอง} Yamato 1ของมูลนิธิ Ship & Ocean Foundation ได้สร้างเสร็จสมบูรณ์และขับเคลื่อนได้สำเร็จด้วยเครื่องขับดัน MHD ตัวนำยิ่งยวดระหว่างการทดสอบในท่าเรือโกเบ [ ^{6 ] : 402 [ 39 ]}การลงทุนควบคู่กันไปในการขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็กสำหรับการขนส่งทางบกก็เร่งตัวขึ้นเช่นกัน ในปี 1992 นิวยอร์กไทมส์ได้อธิบายถึงการลงทุนของสหรัฐฯ ใน การพัฒนารถไฟ แม่เหล็กโดยระบุว่ารถไฟแม่เหล็กจะถูกยกขึ้นบนเบาะแม่เหล็กและขับเคลื่อนไปตามรางนำทางด้วยสนามแม่เหล็กสลับที่สร้าง "คลื่นแม่เหล็ก" ^{[ 40 ] : 9} รายงานระบุว่ารัฐสภาได้อนุมัติโครงการสาธิตมูลค่า 700 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ เป็นเวลา 6 ปี และกล่าวถึงระบบสาธิตที่มีอยู่แล้วในเยอรมนีและญี่ปุ่น รวมถึงสถิติความเร็วที่รายงานไว้ที่ 273 ไมล์ต่อชั่วโมงบนสนามทดสอบ^{[ 40 ] : 9}

งานด้านอิเล็กโทรไดนามิกพัฒนาขึ้นตลอดทศวรรษ การบินของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลาสมามอเตอร์ในปี 1993 ต่อมาได้รับการอธิบายโดย NASA ว่าเป็นภารกิจอิเล็กโทรไดนามิกแบบผูกเชือกที่ซับซ้อนและประสบความสำเร็จมากที่สุดเท่าที่เคยมีมา^{[ 4 ] [ 41 ] : 153–155, 188} STS-75 ในปี 1996 ได้ปล่อย ระบบดาวเทียมผูกเชือก TSS-1R ขึ้นบนยาน โคลัมเบียซึ่งเป็นการตรวจสอบพฤติกรรมอิเล็กโทรไดนามิกแรงดันสูงในวงโคจรและพิสูจน์การทำงานของ แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยสนามพลังงาน แบบผูกเชือกในอวกาศ NASA อธิบายว่าเป็นภารกิจดาวเทียมผูกเชือกครั้งแรกและโครงสร้างที่ยาวที่สุดเท่าที่เคยมีมาในอวกาศ^{[ 4 ] [ 41 ] : 153–155, 188} แนวคิดการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลำแสงก็บรรลุถึงขั้นทดสอบการบินได้ในระหว่างช่วงเวลานี้เช่นกัน ในปี พ.ศ. 2540 ยานไลท์คราฟต์ ที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ ได้บินทดสอบสำเร็จในชุดการทดลองที่ศูนย์ทดสอบระบบเลเซอร์พลังงานสูง ณฐานยิงขีปนาวุธไวท์แซนด์สภายใต้โครงการสาธิตการบินร่วมระหว่างกองทัพอากาศสหรัฐฯ และนาซา^{[ 42 ] : 1}

โครงการฟิสิกส์การขับเคลื่อนที่ก้าวล้ำ (Breakthrough Propulsion Physics Project หรือ BPP) ของ NASA ในปี 1998 ได้ปรับเปลี่ยนแนวคิดการขับเคลื่อนภาคสนามจากแคตตาล็อกของแนวคิดต่างๆ มาเป็นโปรแกรมวิจัยที่กำหนดโดย ข้อกำหนดทางกายภาพ ที่สามารถพิสูจน์ได้โดยสร้างความสอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์ กลไกการเชื่อมต่อที่วัดได้ และความสามารถในการทำซ้ำของการทดลองเป็นเกณฑ์มาตรฐานหลักในการประเมินแนวคิดการขับเคลื่อนขั้นสูง^{[ 8 ] : 1–2, 6} โปรแกรมนี้จัดระเบียบการวิจัยโดยมีเป้าหมายสามประการ ได้แก่ การขับเคลื่อนโดยไม่มีมวลเชื้อเพลิง ความเร็วในการเคลื่อนที่สูงสุดที่เป็นไปได้ทางกายภาพ และแหล่งพลังงานที่ก้าวล้ำ^{[ 8 ] : 1, 3–4} BPP ได้ตั้งคำถามว่าผลกระทบที่ไม่มีเชื้อเพลิงสามารถเกิดขึ้นได้โดยไม่ละเมิดการอนุรักษ์โมเมนตัมและพลังงานหรือไม่ และปลายสเปกตรัมที่คาดเดาได้มากกว่า รวมถึงแนวคิดที่เชื่อมต่อกับสิ่งแวดล้อมโดยไม่ต้องมีมวลปฏิกิริยา ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัย^{[ 8 ] : 1–2, 6}

ศูนย์อวกาศแห่งชาติอังกฤษและสมาคมบริษัทการบินและอวกาศแห่งอังกฤษเริ่มจัดการประชุมวิจัยการขับเคลื่อนภาคสนามประจำปีในปี 2544 โดยเปิดตัวที่ไบรตันณสถาบันการศึกษาเพื่อการพัฒนาโดยมีผู้แทนเริ่มต้น ได้แก่แฮร์รี่ โครโต [ ^{43 ] [ 44 ] : 13} ในปี 2544 ได้รับการยืนยันว่า British Aerospaceได้ริเริ่มโครงการวิจัยที่เรียกว่า "Project Greenglow" เพื่อวิจัย "ความเป็นไปได้ในการควบคุมสนามแรงโน้มถ่วง" ^{[ 45 ] [ 44 ] : 13} เมื่อระบบที่แสดงให้เห็นสะสมมรดกการบิน โครงการวิจัยยังคงสำรวจกลไกการเชื่อมต่อที่คาดเดาได้มากขึ้น

งานวิจัยต่อมาได้ขยายงานวิจัยนี้ออกไปอย่างกว้างขวาง โดยตรวจสอบว่าปฏิสัมพันธ์ทางสิ่งแวดล้อมที่สามารถระบุได้นั้นสามารถเป็นไปตามกฎการอนุรักษ์และเกณฑ์การวัดเดียวกันได้หรือไม่ ต่อมา การศึกษา ของสถาบัน NASA Institute for Advanced Concepts (NIAC) ก็ยังคงดำเนินต่อไปในรูปแบบเดียวกัน โดยตรวจสอบว่า ปฏิสัมพันธ์ของพลาสมา คลื่นอัลฟ์เวนอาจให้แรงขับที่แทบไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงหรือไม่ ภายในปี 2009 หมวดหมู่ที่ได้รับการยอมรับของ 'แนวคิดการขับเคลื่อนที่ก้าวล้ำ' ได้ปรากฏขึ้นในเอกสารเกี่ยวกับการขนส่งระหว่างดวงดาว ซึ่งครอบคลุมถึงการขับเคลื่อน แบบวาร์ ปรูหนอนที่สามารถเดินทางผ่านได้และ แนวคิด พลังงานสุญญากาศแม้ว่าเอกสารเดียวกันนี้จะตั้งข้อสังเกตถึงความสงสัยอย่างมากเกี่ยวกับข้ออ้างที่ดูเหมือนจะขัดแย้งกับฟิสิกส์ที่พิสูจน์ได้ตามแบบแผน^{[ 46 ] : 450–451}

ในขณะที่การวิจัยและการศึกษาเพิ่มเติมยังคงดำเนินต่อไป ระบบขับเคลื่อนแบบไร้เชื้อเพลิงที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมใหม่ก็ถูกส่งขึ้นสู่อวกาศIKAROS (Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation Of the Sun) ซึ่งปล่อยโดยองค์การสำรวจอวกาศแห่งญี่ปุ่น (JAXA) เมื่อวันที่ 21 พฤษภาคม 2553 เป็นยานอวกาศลำแรกที่ใช้ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นระบบขับเคลื่อนหลัก^{[ 47 ]} LightSail 1และ LightSail 2 บินระหว่างปี 2558 ถึง 2562 โดยมีระบบขับเคลื่อนแบบไร้เชื้อเพลิงชนิดใบเรือที่ใช้งานได้ในอวกาศ^{[ 14 ] [ 15 ]}ระบบเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์คอมโพสิตขั้นสูง (ACS3) ของ NASA ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 23 เมษายน 2024 ได้ทดสอบเทคโนโลยีเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูมคอมโพสิตรุ่นต่อไปในวงโคจร และผู้ดำเนินการภารกิจยืนยันการกางเรือใบอย่างสมบูรณ์เมื่อวันที่ 29 สิงหาคม 2024 ^{[ 48 ] [ 49 ]}แนวคิดเรือใบไฟฟ้าสถิตที่เกี่ยวข้องยังได้ก้าวเข้าสู่ขั้นตอนการสาธิตเทคโนโลยีในอวกาศในช่วงทศวรรษ 2020 โดย AuroraSat-1 ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2022 ในฐานะผู้สาธิตเทคโนโลยีเบรกพลาสมา และ Foresail-1p ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2025 พร้อมกับ การทดลอง เบรกพลาสมา ซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อให้สามารถวัดแรงต้าน คูลอมบ์สำหรับการเปลี่ยนแปลงวงโคจรในอวกาศ ได้ เป็นครั้งแรก^{[ 50 ] [ 51 ]}

แนวคิดเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยสนามปรากฏให้เห็นในวรรณกรรม ภาพยนตร์ และโทรทัศน์มากมาย ในหลายกรณีเกิดขึ้นก่อนหรือควบคู่ไปกับการพัฒนาทางเทคนิคของเทคโนโลยีและทฤษฎีที่กล่าวถึงในบทความนี้ ระบบขับเคลื่อนในนิยายหลายระบบมีความคล้ายคลึงกับแนวคิดที่เชื่อมโยงกับสิ่งแวดล้อม แม่เหล็กไฟฟ้า หรือปฏิสัมพันธ์ระหว่างกาลอวกาศ ซึ่งต่อมาได้รับการศึกษาในงานวิจัยด้านอวกาศ

แนวคิดเรื่องแรงต้านแรงโน้มถ่วงและการขับเคลื่อนด้วยโฟตอนในนิยายเกิดขึ้นมานานก่อนที่ฟิสิกส์พื้นฐานจะได้รับการกำหนดอย่างเป็นทางการสารานุกรมนิยายวิทยาศาสตร์ติดตามการต่อต้านแรงโน้มถ่วงในนิยายตั้งแต่The Man in the MooneของFrancis Godwin (1638) ผ่านA Voyage to the MoonของGeorge Tucker (1827) และโลหะต้านแรงโน้มถ่วง "ลูนาเรียม" ไปจนถึงการบัญญัติคำว่า "apergy" ของPercy Greg ในฐานะแรงขับเคลื่อนยานอวกาศต้านแรงโน้มถ่วงใน Across the Zodiac (1880) ^{[ 52 ] [ 53 ]}นิยายเรื่องแรกๆ เหล่านี้กล่าวถึงแนวคิดนี้ในเชิงวิทยาศาสตร์มากกว่าในเชิงเวทมนตร์ล้วนๆ^{[ 52 ]}การเชื่อมโยงโดยตรงมากขึ้นระหว่างนิยายและฟิสิกส์ปรากฏในAventures extraordinaires d'un savant russe ( การผจญภัยสุดพิเศษของนักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซีย , 1888–1896) โดยGeorges Le Faureและ Henry de Graffigny ซึ่งมียานอวกาศกระจกที่ขับเคลื่อนด้วยโฟตอนColin R. McInnesตั้งข้อสังเกตในหนังสือSolar Sailing ปี 1999 ของเขา ว่าเรื่องราวนี้อาจได้รับแรงบันดาลใจจากการวิจัยของ James Clerk Maxwell ในปี 1873 เกี่ยวกับแรงดันรังสี ซึ่งเป็นต้นกำเนิดของการขับเคลื่อนด้วยสนาม^{[ 3 ] : 1–2, 48 [ 54 ]}

เมื่อเทคโนโลยีจรวดก้าวหน้าขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 นิยายแนวเยาวชนก็ก้าวทันกับการประดิษฐ์ระบบขับเคลื่อนของตนเองเช่น กัน นวนิยายเรื่อง The First Men in the Moon (1901) ของHG Wells ทำให้การป้องกันแรงโน้มถ่วงเป็นที่นิยมด้วย " คาวอไรต์ " ซึ่งเป็นวัสดุที่ใช้สร้างทรงกลมที่สามารถออกจากโลกได้โดยไม่ต้องขับดัน^{[ 52 ]}แนวคิดที่คล้ายกันนี้แพร่หลายไปทั่วยุคนิยายแนวเยาวชน: ซีรี ส์ BarsoomของEdgar Rice Burroughsซึ่งเริ่มต้นด้วยA Princess of Mars (ตีพิมพ์เป็นตอนๆ ในปี 1912) อธิบายถึงเรือเหาะของชาวดาวอังคารที่ขับเคลื่อนด้วย "รังสีที่แปด" ที่เก็บไว้ ใช้สำหรับการยกตัวและบังคับทิศทางแทนที่จะใช้ปีกตามหลักอากาศพลศาสตร์หรือแรงขับของจรวด^{[ 55 ]}ในขณะที่Armageddon 2419 ADโดยPhilip Francis Nowlan (1928) อธิบายถึง "รังสีต้านแรงโน้มถ่วง" ที่ใช้เป็น "ขา" สำหรับเรือเหาะ ควบคู่ไปกับ "อินเนอร์ตรอน" ซึ่งเป็นสารที่ทำปฏิกิริยากับแรงโน้มถ่วงในทิศทางตรงกันข้ามกับสสารปกติ^{[ 56 ]}การ์ตูน เรื่อง Buck Rogersซึ่งเปิดตัวในปี 1929 ได้นำแนวคิดลำแสงเรพัลเซอร์และอินเนอร์ตรอนของ Nowlan มาสู่สื่อภาพ^{[ 56 ]}สารานุกรมนิยายวิทยาศาสตร์ยกย่องSpacehounds of IPC (1931) ของEE Smithว่าเป็นการใช้คำว่า "สนามพลัง" ครั้งแรกในนิยายวิทยาศาสตร์^{[ 57 ]}

เมื่อถึงกลางศตวรรษ นิยายวิทยาศาสตร์เริ่มก้าวข้ามอุปกรณ์แต่ละชิ้นไปสู่แนวคิดการขับเคลื่อนที่มีเหตุผลทางทฤษฎีที่ชัดเจนสารานุกรมนิยายวิทยาศาสตร์ระบุว่าการใช้คำว่า "การบิดเบือนอวกาศ" และ "ไฮเปอร์สเปซ" ในบริบทของการเดินทางระหว่างดวงดาวในยุคแรกๆ มาจากIslands of SpaceของJohn W. Campbell (ตีพิมพ์เป็นตอนๆ ในปี 1931 ในAmazing Stories Quarterly ; ตีพิมพ์เป็นนวนิยายในปี 1957) ^{[ 58 ] [ 59 ]} ซีรีส์ Cities in FlightของJames Blishเริ่มต้นด้วย "Bindlestiff" (ธันวาคม 1950, Astounding Science Fiction ) ได้แนะนำ " spindizzy " ซึ่งมีชื่ออย่างเป็นทางการว่า Dillon-Wagoner Graviton Polarity Generator ^{[ 60 ]}สารานุกรมนิยายวิทยาศาสตร์ได้บรรยายถึงสปินดิซซี่ว่าเป็น "หนึ่งในคำศัพท์นิยายวิทยาศาสตร์ที่ได้รับความนิยมมากที่สุด" ในยุคนั้น และตั้งข้อสังเกตว่าบลิชได้ให้เหตุผลแก่อุปกรณ์นี้โดยอิงจากฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ซึ่งสนามแรงโน้มถ่วงถูกสร้างขึ้นหรือถูกยกเลิกโดยการหมุนเนื่องจาก "ปรากฏการณ์แบล็กเก็ตต์-ดิแรก" ในนิยาย^{[ 60 ]}พิพิธภัณฑ์การบินและอวกาศแห่งชาติระบุ ว่าภาพยนตร์ เรื่อง Forbidden Planet (1956) เป็นภาพยนตร์เรื่องแรกที่แสดงให้เห็นยานอวกาศที่เร็วกว่าแสงซึ่งสร้างโดยมนุษย์^{[ 61 ]}นิตยสารไทม์ได้อธิบายระบบขับเคลื่อนของยานอวกาศว่าเป็น "ไฮเปอร์ไดรฟ์ควอนโต-กราวิเทติก" และบทภาพยนตร์ที่ตีพิมพ์ก็ใช้ถ้อยคำเดียวกันนี้ในคำบรรยายเปิดเรื่อง^{[ 62 ]}

นิตยสารนิยายในยุคนี้ยังทำหน้าที่เป็นแพลตฟอร์มสำหรับการส่งเสริมอุปกรณ์ขับเคลื่อนที่อ้างว่ามีอยู่จริงในโลกแห่งความเป็นจริงเครื่องขับเคลื่อนดีน (Dean drive)ซึ่งเป็นอุปกรณ์ไร้ปฏิกิริยาที่อ้างว่าสร้างโดยนอร์แมน แอล. ดีนได้รับการส่งเสริมอย่างกว้างขวางจากจอห์น ดับเบิลยู. แคมป์เบล ในนิตยสารAstounding Science Fictionตั้งแต่ปี 1960 ^{[ 63 ] : 83–106 [ 64 ] : 95–99} แคมป์เบลได้ตีพิมพ์ภาพถ่ายของอุปกรณ์ที่ทำงานบนเครื่องชั่งน้ำหนักในห้องน้ำ^{[ 65 ] : 4–7} และหน้าปกของAstounding ฉบับเดือนมิถุนายน 1960 มีภาพวาดเรือดำน้ำของสหรัฐอเมริกาใกล้ดาวอังคารซึ่งเชื่อกันว่าขับเคลื่อนด้วยเครื่องขับเคลื่อนดีน^{[ 63 ] : 1} ในปี 1984 นักฟิสิกส์ อามิต โกสวามี เขียนว่าเครื่องขับเคลื่อนดีนได้ฝังแน่นอยู่ในจิตสำนึกของแนววรรณกรรมจน "ปัจจุบันเป็นเรื่องปกติในแวดวงนิยายวิทยาศาสตร์ที่จะเรียกเครื่องขับเคลื่อนไร้ปฏิกิริยาว่าเครื่องขับเคลื่อนดีน" ^{[ 66 ] :} "The Lady Who Sailed The Soul" ของCordwainer Smith ( Galaxy Science Fiction , เมษายน 1960) เป็นหนึ่งในนิยายเรื่องแรกๆ ที่มีการอ้างอิงแหล่งที่มาอย่างชัดเจนเกี่ยวกับการแล่นเรือด้วยแรงดันโฟตอนในฐานะวิธีการขับเคลื่อนยานอวกาศ^{[ 67 ]}สารานุกรมภาพวิทยาศาสตร์นิยายได้จัดหมวดหมู่การต่อต้านแรงโน้มถ่วง ระบบขับเคลื่อนดีน ระบบขับเคลื่อนไร้แรงเฉื่อย ใบเรือ และสปินดิซซี่ เป็นประเภทการขับเคลื่อนที่แตกต่างกันสำหรับการเดินทางในอวกาศในประเภทนี้^{[ 68 ]}

อิทธิพลระหว่างนิยายและการวิจัยด้านการขับเคลื่อนภาคสนามนั้นเห็นได้ชัดเจนที่สุดผ่านทางโทรทัศน์Star Trek: The Original Series (ออกอากาศครั้งแรกเมื่อวันที่ 8 กันยายน 1966) ทำให้คำว่า "warp drive" และ " tractor beam " กลายเป็นคำที่คุ้นเคยกันดี^{[ 69 ] [ 70 ] : 167} นอกจากการทำให้แนวคิดเรื่อง warp drive เป็นที่นิยมแล้ว แฟรนไชส์ ​​Star Trekยังได้รับการยอมรับจากSpace Frontier Foundationสำหรับการนำเสนอเทคโนโลยีเรือใบพลังงานแสงอาทิตย์ในตอน " Explorers " ของ Star Trek: Deep Space Nineซึ่งนักบินอวกาศสร้างและบินยานอวกาศที่ใช้ใบเรือแสง^{[ 71 ] [ 72 ] : 236–237} ต่อมา Star Trekได้นำเสนอระบบขับเคลื่อนที่ใช้ชีวภาพเป็นตัวกลางด้วยspore drive ใน Star Trek: Discoveryซึ่งใช้เครือข่ายเชื้อราในมิติย่อยเพื่อการเดินทางแบบทันที^{[ 73 ]}นักฟิสิกส์Miguel Alcubierreกล่าวว่าเมตริกวาร์ปเชิงทฤษฎีของเขาในปี 1994 ซึ่งเป็นวิธีแก้ปัญหาที่กำหนดขึ้นภายในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปที่อธิบายการขยายตัวของกาลอวกาศด้านหลังและการหดตัวด้านหน้าของยานอวกาศเชิงทฤษฎี ได้รับแรงบันดาลใจโดยตรงจากคำศัพท์ที่ใช้ใน^Star Trek [ ^{10 ]}สมาคมดาวเคราะห์อธิบายว่าเขาได้พัฒนารูปแบบดังกล่าว "โดยได้รับแรงบันดาลใจจาก Star Trek" ^{[ 11 ]}เมตริกวาร์ปของ Alcubierre ยังคงเป็นหนึ่งในกรณีที่มีการบันทึกไว้อย่างชัดเจนที่สุดที่แนวคิดนิยายวิทยาศาสตร์กระตุ้นการวิจัยฟิสิกส์อย่างเป็นทางการเกี่ยวกับการขับเคลื่อนสนามโดยตรง

กรอบการสำรวจระบบขับเคลื่อนขั้นสูงได้จัดกลุ่มแนวคิดที่เป็นไปได้ไว้ภายใต้หัวข้อต่างๆ เช่น ระบบขับเคลื่อนด้วยความร้อน ระบบขับเคลื่อนด้วยสนาม และระบบขับเคลื่อนด้วยโฟตอน^{[ 2 ] : 26 [ a ]} ​​ในวรรณกรรมทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้นนั้นระบบขับเคลื่อนด้วยสนามไม่ได้ถูกใช้เป็นคำพ้องความหมายที่เข้มงวดสำหรับระบบขับเคลื่อนแบบไร้เชื้อเพลิงสมัยใหม่เสมอไป ขึ้นอยู่กับกรอบการทำงาน มันอาจครอบคลุมถึงแนวคิดพลังงานลำแสงที่เกี่ยวข้องและระบบการเชื่อมต่อสนาม-สสารบนโลกที่ได้รับการปฏิบัติภายในตระกูลการวิเคราะห์เดียวกันด้วย^{[ 2 ] : 25–26, I-2} ในทางตรงกันข้าม ระบบขับเคลื่อนแบบไร้เชื้อเพลิงในความหมายสมัยใหม่ที่แคบกว่านั้นสร้างแรงขับผ่านปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมโดยรอบมากกว่าการขับไล่มวลปฏิกิริยา^{[ 1 ]}ดังนั้นขอบเขตของคำจึงแตกต่างกันไปตามกรอบการจำแนกประเภท คำจำกัดความของโปรแกรม และเกณฑ์การวิจัยที่ต่อเนื่องกันตลอดระยะเวลากว่าหนึ่งศตวรรษของการใช้งาน^{[ 8 ] : 1–2} บทความนี้จะกล่าวถึงหัวข้อนี้ตลอดช่วงประวัติศาสตร์ทั้งหมดตามที่บันทึกไว้ในวรรณกรรมต้นฉบับ

คำจำกัดความกว้างๆ มักรวมถึงระบบใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์^{[ 5 ] [ 74 ] : 3} แนวคิดใบเรือแม่เหล็กที่เสนอโดย Dana Andrews และRobert Zubrinเป็นตัวอย่างของแนวทางนี้^{[ 37 ] : 197} ในวรรณกรรมทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้น ระบบสนามแม่เหล็กไฟฟ้า-สสารบนโลกที่เกี่ยวข้อง เช่นอิเล็กโทรไฮโดรไดนามิกส์ (EHD) และแมกเนโตไฮโดรไดนามิกส์ (MHD) บางครั้งก็ถูกกล่าวถึงในตระกูลการขับเคลื่อนด้วยสนามเดียวกัน ควบคู่ไปกับข้อเสนอเชิงคาดการณ์ที่เกี่ยวข้องกับทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทฤษฎีสนามควอนตัม [ ^{2 ] : I-2, IX-14-15, IX-33, XIII-1-3}

การอนุรักษ์โมเมนตัมเป็นข้อกำหนดพื้นฐานของระบบขับเคลื่อนเนื่องจากโมเมนตัมจะถูกอนุรักษ์เสมอ^{[ 8 ] : 2} กฎการอนุรักษ์นี้แฝงอยู่ในงานที่ตีพิมพ์ของไอแซค นิวตันและกาลิเลโอ กาลิเลอี แต่เกิดขึ้นในระดับพื้นฐานจากสมมาตรการแปล เชิงพื้นที่ ของกฎทางฟิสิกส์ ตามทฤษฎีบทของโนเธอร์ [ ^{9 ] ตัวอย่าง}เช่น ระบบขับเคลื่อน MHD บนโลกเร่งของเหลวที่เป็นตัวนำโดยใช้สนามแม่เหล็กไฟฟ้าส่งผลให้เกิดแรงผลักดันผ่านแรงลอเรนซ์ในตัวกลางปฏิกิริยารอบข้าง เช่น น้ำทะเลหรือพลาสมา^{[ 6 ] [ 75 ] : 2}

วิธีการขับเคลื่อนใดๆ ที่อ้างว่าสร้างแรงขับสุทธิในระบบปิดโดยไม่มีปฏิสัมพันธ์ภายนอกนั้น ถือเป็นการละเมิดการอนุรักษ์โมเมนตัม ซึ่งเป็นผลมาจากสมมาตรการแปลเชิงพื้นที่ของกฎทางฟิสิกส์ (ทฤษฎีบทของ Noether) ^{[ 9 ] [ 8 ] : 2} แนวคิดการขับเคลื่อนสนามเชิงคาดการณ์บางอย่างอาจต้องมีการขยายทฤษฎีทางฟิสิกส์ที่ได้รับการยอมรับแล้ว รวมถึงนอกเหนือจากแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคและจักรวาลวิทยา [ ^{76 ] : 9} Millis ตั้งข้อสังเกตว่าแผนการ " ขับเคลื่อนอวกาศ " ที่เสนอซึ่งแรงกระทำภายในเท่านั้นจะไม่ก่อให้เกิดการเคลื่อนที่สุทธิ และเชื่อมโยง "ข้อกำหนดแรงภายนอกสุทธิ" นี้กับการอนุรักษ์โมเมนตัม^{[ 77 ] : 2–3}

ในเอกสารทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้นที่ใช้ในที่นี้การขับเคลื่อนด้วยลำแสงมักถูกกล่าวถึงควบคู่ไปกับการขับเคลื่อนด้วยสนาม เนื่องจากเป็นการเปลี่ยนแหล่งจ่ายพลังงานออกไปภายนอก และในบางแนวคิด ยังดึงของเหลวทำงานหรือการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมจากสภาพแวดล้อมโดยรอบ แม้ว่าระบบดังกล่าวจำนวนมากจะไม่ตรงกับความหมายที่แคบกว่าในปัจจุบันที่ปราศจากเชื้อเพลิงก็ตาม^{[ 2 ] : I-2, II-1, IX-14–IX-15 [ 1 ]}การขับเคลื่อนด้วยลำแสงส่งพลังงานจากแหล่งระยะไกลไปยังระบบขับเคลื่อนของยานอวกาศโดยตรงโดยใช้เทคโนโลยีพลังงานแบบกำหนดทิศทาง เช่น เลเซอร์ ไมโครเวฟ หรือลำแสงอนุภาคประจุสัมพัทธภาพ รายงานของผู้รับเหมาของ NASA ได้สำรวจแนวคิดดังกล่าว โดยมุ่งหวังที่จะได้รับผลกำไรมหาศาลในด้านน้ำหนักบรรทุก ระยะทาง และความเร็วปลายทางที่เหนือกว่าประสิทธิภาพของจรวดเคมี^{[ 2 ] : I-2, II-1} รายงานระบุเทคโนโลยีที่ช่วยให้เป็นไปได้ (เช่น ตัวนำยิ่งยวดกระแสสูง ตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิห้องที่มีศักยภาพไฮโดรเจนโลหะ ) เป็นเส้นทางที่มีศักยภาพสำหรับโอกาสในการขับเคลื่อนด้วยสนามในขณะนั้น^{[ 2 ] : I-2}

การศึกษาจากห้องปฏิบัติการวิจัยกองทัพอากาศสรุปว่านักวิจัยควรให้ความสำคัญกับแนวคิดที่ดึงทั้งของไหลทำงานและพลังงานจากสภาพแวดล้อม เนื่องจากมีผลต่อประสิทธิภาพที่โดดเด่น^{[ 2 ] : I-2} ข้อเสนอยังรวมถึงแนวคิดขั้นสูงที่ใช้ไฟฟ้าสถิตและ MHD ซึ่งสามารถใช้ประโยชน์จากปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคประจุกับสนามบรรยากาศหรือพลาสมาไอโอโนสเฟียร์และสนามแม่เหล็กโลกเพื่อสร้างการเคลื่อนที่แบบมีทิศทาง^{[ 2 ] : IX-14-15, IX-33, XIII-1-3} บางแนวทางใช้วัสดุในบรรยากาศหรือสิ่งแวดล้อมเป็นของไหลทำงานหรือตัวกลางปฏิสัมพันธ์ โดยดึงมวลปฏิกิริยาหรือการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมจากสภาพแวดล้อมโดยรอบแทนที่จะมาจากเชื้อเพลิงบนเครื่อง^{[ 2 ] : I-2, IX-14–IX-15} การศึกษาแนะนำว่าการปรับปรุงเทคโนโลยี เช่น เลเซอร์กำลังสูงหรือวิธีการถ่ายโอนพลังงานแบบใหม่สามารถฟื้นฟูแนวคิดการขับเคลื่อนที่ถูกทิ้งไปก่อนหน้านี้ รวมถึงการขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์และแรมเจ็ต Isp ที่ไม่มีที่สิ้นสุด^{[ 2 ] : I-2}

บันทึก Breakthrough Propulsion Physics (BPP) ของ NASA ได้กำหนดคำถามวิจัยเกี่ยวกับขีดจำกัดของฟิสิกส์ การขับเคลื่อนโดยไม่ใช้เชื้อเพลิง ความเร็วในการเดินทางสูงสุด และการผลิตพลังงานที่ก้าวล้ำ เพื่อแยกแนวคิดที่สามารถทดสอบทางกายภาพได้ออกจากข้ออ้างที่ไม่สามารถใช้งานได้^{[ 8 ] : 1} การขับเคลื่อนด้วยสนามเพียงอย่างเดียวถูกอธิบายว่าไม่เพียงพอสำหรับการสำรวจระหว่างดวงดาวในทางปฏิบัติ เนื่องจากทฤษฎีการขับเคลื่อนในปัจจุบันไม่มีทฤษฎีใดที่เกินความเร็วแสงจึงจำเป็นต้องมีทฤษฎีการนำทางเป็นวิธีแก้ปัญหารองควบคู่ไปกับทฤษฎีการขับเคลื่อน^{[ 78 ] : 1419} การสำรวจระหว่างดวงดาวในทางปฏิบัติถูกกำหนดให้เป็นปัญหาที่รวมกันของทฤษฎีการขับเคลื่อนและทฤษฎีการนำทาง มากกว่าที่จะเป็นปัญหาการขับเคลื่อนเพียงอย่างเดียว^{[ 78 ] : 1419, 1420} การสำรวจการขับเคลื่อนในปี 2009 ได้กำหนดแรงจูงใจหนึ่งประการสำหรับการวิจัยการขับเคลื่อนภาคสนามในแง่ของการปฏิบัติงาน โดยโต้แย้งว่าหากปฏิสัมพันธ์ของสนามสามารถลดแรงต้านจากแรงโน้มถ่วงและแรงเฉื่อยที่มีประสิทธิภาพ แรงขับของจรวดและความต้องการเชื้อเพลิงสำหรับการบินจากโลกสู่วงโคจรจะลดลงอย่างมาก^{[ 46 ] : 439}

กรอบทฤษฎีการนำทางของมินามิตั้งอยู่ภายในการอภิปรายทฤษฎีมิติพิเศษ ที่คล้ายกัน รวมถึง ทฤษฎีคาลูซา-ไคลน์ทฤษฎีซูเปอร์กราวิตี้ทฤษฎีซูเปอร์สตริงทฤษฎีMและ ทฤษฎีซูเปอร์สตริงที่เกี่ยวข้องกับ D-braneซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของพื้นฐานแนวคิดของบทความสำหรับการนำทางระหว่างดวงดาว^{[ 78 ] : 1420}

ปรากฏการณ์การผันผวนของสุญญากาศ เช่นผลกระทบของแคสิเมียร์ได้รับการวัดในการทดลองที่มีความแม่นยำหลายครั้ง และมีการทบทวนอย่างกว้างขวางในเอกสารกระแสหลัก^{[ 79 ] : 1827, 1829–1830} อย่างไรก็ตาม ความพยายามที่จะได้รับแรงขับสุทธิหรือการเชื่อมโยงแรงโน้มถ่วงจากโครงสร้างแม่เหล็กไฟฟ้าแบบคงที่ (มักถูกเรียกว่าผลกระทบ "อิเล็กโทรกราวิติก") ไม่ได้สร้างแรงผิดปกติที่สามารถทำซ้ำได้ในการทดสอบที่ควบคุม^{[ 80 ] : 2, 15} ในทำนองเดียวกันผลกระทบของบีเฟลด์-บราวน์ก็ไม่ได้นำไปสู่การขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพ^{[ 81 ] : 315, 318}

มีการเสนอหรือสาธิตวิธีการขับเคลื่อนที่หลากหลายซึ่งสอดคล้องกับคำจำกัดความกว้างๆ ของการขับเคลื่อนด้วยสนาม การจำแนกประเภทนี้สะท้อนให้เห็นว่ารายงานของผู้รับเหมาในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และการทบทวนโครงการได้จัดระเบียบหัวข้อนี้อย่างไร และการสำรวจในภายหลังได้แยกแยะการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมออกจากข้อเสนอที่คาดเดาได้มากกว่าอย่างไร^{[ 2 ] : 26} กลุ่มหนึ่งประกอบด้วยระบบที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมซึ่งใช้สภาพแวดล้อมโดยรอบในการสร้างแรงขับ รวมถึงใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์ ใบเรือแม่เหล็ก และภายใต้ข้อจำกัดบางประการ สายเคเบิลไฟฟ้าไดนามิก ซึ่งใช้ลมสุริยะหรือสนามแม่เหล็กโดยรอบในการสร้างแรงขับ ในการออกแบบตัวอย่างหนึ่ง ใบเรือแม่เหล็กใช้สายเคเบิลตัวนำยิ่งยวดแบบวนรอบเพื่อสร้างสนามแม่เหล็กที่เบี่ยงเบนพลาสมาลมสุริยะและถ่ายทอดโมเมนตัมไปยังยานอวกาศที่ติดอยู่^{[ 37 ] : 197}

กลุ่มที่คาดเดาได้มากกว่านั้นอ้างถึงปฏิสัมพันธ์โดยตรงกับสุญญากาศที่มีโครงสร้างหรือกับเรขาคณิตของกาลอวกาศ โดยเสนอแรงขับโดยไม่ต้องขับไล่มวล ซึ่งเป็นแนวคิดที่กล่าวถึงในวรรณกรรมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีสนามควอนตัม แต่ยังไม่ได้รับการตรวจสอบเชิงประจักษ์ ส่วนด้านล่างเป็นไปตามการใช้วรรณกรรมทางประวัติศาสตร์ที่กว้างขึ้นซึ่งระบุไว้ข้างต้น โดยถือว่าระบบที่เชื่อมต่อกับสิ่งแวดล้อมโดยไม่มีเชื้อเพลิงเป็นกรณีหลัก ในขณะเดียวกันก็ยังคงรักษาแนวคิดพลังงานลำแสงที่เกี่ยวข้อง ปฏิสัมพันธ์ของสนามบนโลก และข้อเสนอที่คาดเดาได้มากกว่าซึ่งวรรณกรรมต้นฉบับจัดกลุ่มไว้ภายใต้ร่มเดียวกันของการขับเคลื่อนด้วยสนาม^{[ 2 ] : 25–26, I-2 [ 1 ]}

แนวทางและระบบขับเคลื่อนภาคสนามต่างๆ ได้รับการยอมรับจากการทดลอง มีประวัติการใช้งานในการบิน หรือได้รับการพัฒนาทางวิศวกรรมอย่างต่อเนื่อง

ระบบเหล่านี้สร้างแรงขับโดยการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมกับสนามภายนอก (แม่เหล็ก พลาสมา หรือโฟตอน) โดยไม่ต้องขับมวลปฏิกิริยาบนยาน ใบเรือพลังงานแสงอาทิตย์เป็นวิธีการขับเคลื่อนที่ไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง ซึ่งสร้างแรงขับจากแรงดันโฟตอนของแสงอาทิตย์แทนที่จะขับมวลปฏิกิริยา^{[ 1 ] [ 74 ] : 4, 5} เช่นเดียวกับแนวคิดอื่นๆ ที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อม ประสิทธิภาพของใบเรือขึ้นอยู่กับแรงดันแสงอาทิตย์ในพื้นที่: แนวคิด ยานสำรวจอวกาศใช้การบินผ่านดวงอาทิตย์ในระยะใกล้มากเพื่อใช้ประโยชน์จาก "ฟลักซ์แสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น" และ "แรงดันโฟตอนของแสงอาทิตย์ที่เพิ่มขึ้น" ที่เกิดขึ้น และการขยายขนาดใบเรือเป็น 160,000 ตารางเมตร จะต้องอาศัยความก้าวหน้าในด้านวัสดุใบเรือ การติดตั้ง และระบบควบคุมทิศทาง^{[ 74 ] : 4}

วิศวกรรมเรือใบเชื่อมโยงโครงสร้างน้ำหนักเบาพิเศษเข้ากับข้อจำกัดที่เข้มงวดในการกำหนดทิศทางและความร้อน^{[ 82 ] : 2990, 2995 [ 36 ] : 188} เมื่อกางออกแล้ว แรงขับจะเกือบตั้งฉากกับใบเรือ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงทิศทางเล็กน้อยจึงควบคุมเวกเตอร์แรงขับ^{[ 82 ] : 2990–2991} ประสิทธิภาพพัฒนาขึ้นตามวิทยาศาสตร์วัสดุและการควบคุม: ความหนาแน่นเชิงพื้นที่ ที่ต่ำกว่า (มวลต่อหน่วยพื้นที่ใบเรือ) จะเพิ่มอัตราเร่งโดยตรง^{[ 36 ] : 188} และโดยการเอียงใบเรือ แรงขับต่อเนื่องขนาดเล็กสามารถควบคุมทิศทางเพื่อกำหนดวิถีการบินได้อย่างแม่นยำ^{[ 82 ] : 2990} การออกแบบรูปทรงสี่เหลี่ยมและเฮลิโอไจโรใช้ ใบเรือ ฟิล์มบางบนบูมที่กางออกได้ การกางโครงสร้างขนาดใหญ่ มวลต่ำ และฟิล์มบางอย่างน่าเชื่อถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ^{[ 82 ] : 2991, 3004–3005} ฟิล์มใบเรือทั่วไปมีชั้นเคลือบด้านหน้าสะท้อนแสงและชั้นเคลือบด้านหลังที่มีการแผ่รังสีสูง การเกิดรอยย่นและการพองตัวจะลดประสิทธิภาพลง^{[ 82 ] : 2993–2995} Forward ( วารสารยานอวกาศและจรวด , 1984) ได้สรุปวิธีการที่เสนอว่าระบบเลเซอร์ที่ใช้ระบบสุริยะและ ระบบ เลนส์เฟรส เนลที่โฟกัสแสงได้ประมาณ 1,000 กม. สามารถขับเคลื่อนใบเรือฟิล์มบางให้มีความเร็วประมาณ 0.11% ของความเร็วแสง ทำให้สามารถบินผ่านAlpha Centauri แบบไร้คนขับได้ ภายในเวลาประมาณ 40 ปี^{[ 36 ] : 187, 193} ในข้อเสนอของ Forward ระบบใบเรือสองขั้นตอนซึ่งใบเรือวงแหวนขนาดใหญ่สะท้อนแสงเลเซอร์กลับไปยังใบเรือบรรทุกสัมภาระที่แยกออกมา ทำให้ยานอวกาศไร้คนขับสามารถนัดพบและเบรกภายในระบบ Alpha Centauri ได้^{[ 36 ] : 193–194}

การวิเคราะห์แนวคิดใบเรือแม่เหล็กบ่งชี้ว่าแรงขับเกิดขึ้นจากการเบี่ยงเบนลมสุริยะรอบสนามแม่เหล็กที่รองรับยานอวกาศ โดยประสิทธิภาพจะถูกกำหนดโดยระยะทางที่ความดันลมสุริยะสมดุลกับความดันแม่เหล็กของใบเรือ พื้นที่หน้าตัดแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นจะเพิ่มการถ่ายโอนโมเมนตัม แต่ต้องใช้ขดลวดตัวนำยิ่งยวดที่มีรัศมีขนาดใหญ่และกระแสสูง^{[ 37 ] : 197–200} การศึกษาภารกิจของใบเรือแม่เหล็กแสดงให้เห็นว่าสามารถทำการ ถ่ายโอน แบบเฮลิโอเซนทริกระหว่างวงโคจรวงกลมได้โดยใช้ลมสุริยะสำหรับการเร่งความเร็วขาออกและการเบรกขาเข้า^{[ 37 ] : 197–199} ใบเรือแม่เหล็กยังได้รับการเสนอสำหรับภารกิจระหว่างดวงดาว ซึ่งการปฏิสัมพันธ์กับตัวกลางระหว่างดวงดาวจะให้การลดความเร็วขั้นสุดท้ายโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงเข้าสู่ระบบสุริยะปลายทาง^{[ 37 ] : 201–203} ความท้าทายทางวิศวกรรมที่สำคัญ ได้แก่ มวลและขนาดของวงจรตัวนำยิ่งยวด และข้อจำกัดที่กำหนดโดยกระแสตัวนำยิ่งยวดและสนามแม่เหล็กที่สามารถทำได้^{[ 37 ] : 197–199} การแลกเปลี่ยนการออกแบบเน้นการบรรลุหน้าตัดแม่เหล็กที่มีประสิทธิภาพขนาดใหญ่สำหรับวงจรตัวนำยิ่งยวดในขณะที่รักษามวลให้ต่ำ^{[ 37 ] : 199} การขับเคลื่อนพลาสมาในแมกนีโตสเฟียร์ (M2P2) เป็นข้อเสนอของ NIAC โดย Robert Winglee ซึ่งการฉีดพลาสมาจะทำให้ฟองแม่เหล็กพองตัวและเชื่อมต่อกับลมสุริยะ ถือเป็นรูปแบบหนึ่งของใบเรือแม่เหล็ก^{[ 83 ] [ 84 ]}

ตัวอย่างที่ได้รับการศึกษามากที่สุดคือสายยึดไฟฟ้าไดนามิก (EDT) ซึ่งสร้างแรงต้านหรือแรงขับตามแรงลอเรนซ์โดยการเชื่อมต่อตัวนำไฟฟ้ายาวที่นำกระแสไฟฟ้าเข้ากับสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์ ทำให้เกิดการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมกับแมกนีโตสเฟียร์หรือไอโอโนสเฟียร์ ของดาวเคราะห์ ส่งผลให้เกิดแรงต้านหรือแรงขับโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิงในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม (เช่น วงโคจรต่ำของโลก) และจัดอยู่ในคำจำกัดความกว้างๆ ของการขับเคลื่อนด้วยสนามเนื่องจากการใช้สนามภายนอกสำหรับการแลกเปลี่ยนโมเมนตัม^{[ 85 ] : 136–138 [ 41 ] : 153–155, 83–84} ในการทำงาน สายยึดนำ ไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ผ่านสนามแม่เหล็กของดาวเคราะห์จะได้รับแรงเคลื่อนไฟฟ้าจากการเคลื่อนที่ซึ่งเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เหนี่ยวนำโดยการเคลื่อนที่ผ่านสนาม การปิดวงจรผ่านไอโอโนสเฟียร์โดยรอบทำให้กระแสไฟฟ้าไหล และแรงลอเรนซ์ที่เกิดขึ้นสามารถให้แรงต้าน (สำหรับการลดระดับวงโคจร ) หรือด้วยการฉีดพลังงานภายนอก สามารถสร้างแรงขับตามรูปทรงเรขาคณิตของวงโคจรที่เฉพาะเจาะจงได้^{[ 41 ] : 137, 146–147} ในฐานะระบบเปิด พวกมันจะอนุรักษ์โมเมนตัมโดยปฏิกิริยากับพลาสมาและสนามแม่เหล็กโดยรอบ^{[ 41 ] : 188, 153–155} สายยึดไฟฟ้าไดนามิกถูกนำไปใช้ในภารกิจสายยึดอวกาศ หลาย ภารกิจ รวมถึงการทดลอง TSS-1, TSS-1R และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าพลาสมามอเตอร์ (PMG) ^{[ 41 ] : 153–155, 83–84} สายยึดไฟฟ้าไดนามิกยังสามารถสร้างพลังงาน ไฟฟ้าได้โดยใช้พลังงานวงโคจร^{[ 41 ] : 151}

แนวคิดเกี่ยวกับใบเรือไฟฟ้าสถิตที่เกี่ยวข้องยังเข้าสู่ขั้นตอนการสาธิตเทคโนโลยีในอวกาศในช่วงทศวรรษ 2020 การสำรวจระบบขับเคลื่อนยานอวกาศขนาดเล็กของ NASA อธิบายว่าใบเรือไฟฟ้าและเบรกพลาสมาที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดเป็นเทคโนโลยีการขับเคลื่อนที่เชื่อมโยงกับสภาพแวดล้อมที่ยังไม่สมบูรณ์นัก และระบุว่า AuroraSat-1 ซึ่งปล่อยขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 5 พฤษภาคม 2022 ทำหน้าที่เป็นภารกิจสาธิตเทคโนโลยีสำหรับโมดูลเบรกพลาสมา^{[ 50 ]}ในปี 2025 มหาวิทยาลัย Aaltoในฟินแลนด์รายงานการปล่อย Foresail-1p ซึ่งบรรทุกการทดลองเบรกพลาสมาเพื่อเปิดใช้งานการวัดแรงต้านคูลอมบ์ในอวกาศเป็นครั้งแรก ซึ่งสายเคเบิลที่มีประจุจะทำปฏิกิริยากับพลาสมาโดยรอบเพื่อเปลี่ยนวงโคจรของดาวเทียม^{[ 50 ] [ 51 ]}

แนวคิดเหล่านี้อยู่ภายใต้การพัฒนาทางวิศวกรรมหรือการทดสอบอย่างจริงจัง ซึ่งปรับหลักการเร่งความเร็วหรือการเชื่อมต่อตามสนามสำหรับระบอบการทำงานใหม่ เช่นเดียวกับในวรรณกรรมสำรวจทางประวัติศาสตร์ที่กล่าวถึงข้างต้น ส่วนนี้รวมถึงระบบบางระบบที่อยู่นอกเหนือความหมายที่แคบกว่าของการขับเคลื่อนด้วยสนามโดยไม่ต้องใช้เชื้อเพลิง โดยเฉพาะอย่างยิ่งแนวคิดที่ใช้พลังงานจากภายนอกและการประยุกต์ใช้การเชื่อมต่อสนาม-สสารบนโลก^{[ 2 ] : I-2, 25–26 [ 1 ]}

เครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยความร้อนไฟฟ้าไมโครเวฟใช้พลังงานไมโครเวฟ ซึ่งอาจมาจากแหล่งภายนอก เพื่อให้ความร้อนแก่เชื้อเพลิงเหลว เมื่อได้รับพลังงานจากภายนอก จะจัดอยู่ในประเภทการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลำแสง โดยเร่งมวลผ่านสนามที่กำหนดทิศทาง การขับเคลื่อนด้วยการระเหยด้วยเลเซอร์ใช้พลังงานเลเซอร์แบบพัลส์เพื่อระเหยวัสดุบนยานให้กลายเป็นเจ็ทพลาสมา แม้ว่าจะขับไล่มวลออกไป แต่แหล่งพลังงานมาจากภายนอก ทำให้จัดอยู่ในประเภทการขับเคลื่อนด้วยพลังงานลำแสงเช่นกัน เครื่องยนต์ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์โฟตอนเป็นระบบแรงดันโฟตอนที่อาศัยเลเซอร์ที่ส่งมาจากภายนอกแทนแสงแดด

โครงการ Lightcraft ที่ใช้พลังงานลำแสงของLeik Myrabo ซึ่งครอบคลุมหลายทศวรรษ ใช้ระบบ MHD แบบผสมผสานพลังงานที่ฉายภาพ ซึ่งออกแบบมาเพื่อปรับเปลี่ยนรูปแบบการบินได้หลายรูปแบบ ^{[ 46 ] : 193} Czysz และ Bruno ยังเน้นย้ำถึงความต้องการเชื้อเพลิงบนยานที่ต่ำมากของแนวคิดนี้ โดยเขียนว่ามันมี "เชื้อเพลิงบนยานน้อยที่สุดในบรรดาระบบทั้งหมด" ^{[ 46 ] : 193} สถาปัตยกรรมของ Myrabo ได้รับการอธิบายว่าสามารถปรับขนาดได้โดยการวางตำแหน่งโปรเจ็กเตอร์บนโลก ในวงโคจร หรือบนดวงจันทร์ โดยระบุอย่างชัดเจนถึงผลกระทบของการขับเคลื่อนสำหรับวงโคจรแบบจีโอซิงโครนัส ดวงจันทร์ และระบบดาวเคราะห์/ดวงจันทร์ใกล้เคียง^{[ 46 ] : 193} การวิจัยถูกจำกัดไว้เพียงการทดสอบในห้องปฏิบัติการและการสาธิต Lightcraft ในชั้นบรรยากาศขนาดเล็ก โดยข้อเสนอวงโคจรยังคงไม่ได้ทำการบิน

การศึกษาทางประวัติศาสตร์อย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการขับเคลื่อนด้วยสนามได้วางระบบการเชื่อมต่อสนาม-สสารบนโลกไว้เคียงข้างแนวคิดที่มุ่งเน้นอวกาศ แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะทำงานในตัวกลางที่มีความหนาแน่นสูงแทนที่จะเป็นยานอวกาศที่ไม่มีเชื้อเพลิงก็ตาม^{[ 2 ] : IX-14-15, IX-33, XIII-1-3 [ 6 ] [ 75 ] : 2} แม้ว่าจะไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลายในอวกาศในปัจจุบัน แต่ก็มีตัวอย่างการขับเคลื่อนด้วยสนามบนโลกที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว ซึ่งสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระทำต่อตัวกลางนำไฟฟ้า เช่น น้ำทะเลหรือพลาสมาเพื่อการขับเคลื่อน ซึ่งเรียกรวมกันว่า แมกนีโตไฮโดรไดนามิกส์ (MHD) MHD มีการทำงานคล้ายกับมอเตอร์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้ชิ้นส่วนที่เคลื่อนที่หรือตัวนำโลหะ จะใช้ตัวนำของเหลวหรือพลาสมา EMS-1 และYamato 1 เมื่อไม่นานมานี้ ^{[ 86 ] : 562} เป็นตัวอย่างของระบบขับเคลื่อนด้วยสนามแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าว ซึ่งได้รับการอธิบายครั้งแรกในปี 1994 ^{[ 87 ]}

อิเล็กโทรไฮโดรไดนามิกส์ (EHD) เป็นอีกวิธีหนึ่งที่ของเหลวที่มีประจุไฟฟ้าถูกเร่งความเร็วเพื่อการขับเคลื่อนและการควบคุมการไหล การสาธิตในห้องปฏิบัติการและการบินรวมถึงอุปกรณ์ไอออนที่ขับเคลื่อนด้วยการปล่อยประจุโคโรนาซึ่งสนามไฟฟ้าแรงสูงจะทำให้ไอออนในอากาศโดยรอบแตกตัวเป็นไอออนเพื่อสร้างการไหลของอนุภาคที่มีประจุซึ่งก่อให้เกิดแรงขับ^{[ 75 ] : 2 [ 7 ] : 532–535} แนวคิดปฏิสัมพันธ์ของแมกเนโตไฮโดรไดนามิกส์ที่ขยายแมกเนโตไฮโดรไดนามิกส์ (MHD) ไปสู่พลาสมาในอวกาศเสนอให้สร้างแรงขับโดยการแลกเปลี่ยนโมเมนตัมกับอนุภาคที่มีประจุในสิ่งแวดล้อมผ่านการเชื่อมต่อแรงลอเรนซ์ หากพลาสมาที่โต้ตอบเป็นภายนอก (เช่น ไอโอโนสเฟียร์หรือลมสุริยะ) ระบบจะมีคุณสมบัติเป็นระบบขับเคลื่อนด้วยสนาม^{[ 46 ] : 450–451}

ระบบขนส่งภาคพื้นดินแบบแม่เหล็กไฟฟ้า (maglev) เป็นอีกตัวอย่างหนึ่งของระบบขับเคลื่อนบนบกโดยใช้สนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นจากภายนอก: maglev ใช้แรงแม่เหล็กในการยก นำทาง และขับเคลื่อนยานพาหนะไปตามรางนำทาง โดยทั่วไปแล้วการขับเคลื่อนจะมาจาก มอเตอร์เชิงเส้นที่มีสนามแม่เหล็กเคลื่อนที่ดึงหรือผลักยานพาหนะไปตามราง^{[ 88 ] [ 89 ] : 2342}

แนวคิดเหล่านี้มักถูกกล่าวถึงในเอกสารทางด้านการบินและอวกาศในฐานะกรอบแนวคิดเชิงทฤษฎีหรือเชิงสำรวจมากกว่าที่จะเป็นเทคโนโลยีการขับเคลื่อนที่ใช้งานได้จริง

บันทึกทางเทคนิคของ NASA ในปี 1979 ได้สรุปแนวคิดการขับเคลื่อนด้วยการสั่นพ้องของสนามเชิงคาดการณ์ ซึ่งตั้งสมมติฐานว่าแรงขับเกิดจากการสั่นพ้องระหว่าง รูปคลื่น สนามแม่เหล็กไฟฟ้า แบบพัลส์ที่สอดคล้องกัน และรูปคลื่นแรงโน้มถ่วงที่เกี่ยวข้องกับเมตริกของกาลอวกาศ โดยมองว่าอาจทำให้การเดินทางข้ามกาแล็กซีเป็นไปได้โดยไม่ต้องใช้เวลาเดินทางนานเกินไป^{[ 90 ] : ii} มีการเสนอว่าการนำสิ่งนี้ไปใช้กับ วัสดุ ที่เป็นฉนวนไฟฟ้าอาจส่งผลต่อความเฉื่อยของวัสดุผ่านแรงลอเรนซ์บนประจุที่ถูกผูกไว้ภายในวัสดุ และทำให้เกิดการเร่งความเร็วโดยไม่มีความเครียดทางกลภายใน แนวคิดที่เป็นไปได้ที่ NASA และฝ่ายอื่นๆ ศึกษา ได้แก่ การโพลาไรซ์สุญญากาศ ความโค้งของกาลอวกาศที่ได้รับการออกแบบ และปฏิสัมพันธ์ของสนามศูนย์จุด ไม่มีสิ่งใดได้รับการตรวจสอบโดยการทดลอง และทั้งหมดเผชิญกับปัญหาความสอดคล้องที่ยังไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับการอนุรักษ์โมเมนตัม^{[ 8 ] : 2}

แนวคิดพื้นฐานหลายประการในการขับเคลื่อนด้วยสนามพลังงาน ตั้งแต่วิสัยทัศน์ของเคปเลอร์ในปี 1610 ที่ว่า "ใบเรือที่ปรับให้เข้ากับสายลมแห่งสวรรค์" ได้รับการพิสูจน์แล้วในระบบการบินอวกาศ^{[ b ]}ในขณะเดียวกัน แนวคิดที่ครั้งหนึ่งเคยไม่ได้รับการพิสูจน์ก็ถูกนำไปใช้ในอวกาศ และการวิจัยยังคงดำเนินต่อไปสำหรับตัวเลือกที่ยังไม่ได้รับการพิสูจน์ที่เหลืออยู่^{[ c ]}

ตารางต่อไปนี้สรุปการใช้งานที่แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรก ขอบเขตการใช้งาน และสถานะการพัฒนาสำหรับระบบขับเคลื่อนภาคสนามประเภทต่างๆ ที่กล่าวถึงในบทความนี้ ตั้งแต่ระบบที่มีประวัติการใช้งานในการบินไปจนถึงข้อเสนอเชิงทฤษฎี

• เครื่องยนต์แรมเจ็ตแบบบัสซาร์ด  – วิธีการขับเคลื่อนยานอวกาศที่เสนอ
• เทคโนโลยีเกิดใหม่  – เทคโนโลยีที่ยังไม่ได้รับการพัฒนาอย่างเต็มที่
• ประวัติศาสตร์การบิน
• ประวัติศาสตร์ของจรวด
• ประวัติศาสตร์การบินอวกาศ
• โครงการสหัสวรรษใหม่  – โครงการของนาซาเพื่อทดสอบเทคโนโลยีอวกาศใหม่
• การปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศโดยไม่ใช้จรวด  – แนวคิดสำหรับการปล่อยจรวดขึ้นสู่อวกาศ
• ระบบขับเคลื่อนยานอวกาศด้วยไฟฟ้า  – ประเภทของระบบขับเคลื่อนยานอวกาศที่ใช้พลังงานไฟฟ้าในการเร่งความเร็วเชื้อเพลิง
• ลำดับเหตุการณ์ของการบิน
• ลำดับเหตุการณ์ของเทคโนโลยีจรวดและขีปนาวุธ
• ลำดับเหตุการณ์ของการเดินทางในอวกาศ