ยานอวกาศขนาดนาโนที่ความเร็วใกล้เคียงแสงอาจเป็นไปได้ในอนาคตอันใกล้นี้ โดยสร้างขึ้นจากเทคโนโลยีไมโครชิปที่มีอยู่ร่วมกับเครื่องขับดันขนาดนาโนที่พัฒนาขึ้นใหม่ นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนกำลังพัฒนาเครื่องขับดันที่ใช้อนุภาคนาโนเป็นเชื้อเพลิง เทคโนโลยีของพวกเขาเรียกว่า "เครื่องขับดันสกัดสนามอนุภาคนาโน" หรือnanoFETอุปกรณ์เหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนเครื่องเร่งอนุภาคขนาดเล็กที่ยิงอนุภาคนาโนนำไฟฟ้าออกไปในอวกาศ^{[ 22 ]}

มิชิโอ คาคุนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎี ได้เสนอแนะว่าควรส่งกลุ่มเมฆของ "ฝุ่นอัจฉริยะ" ไปยังดวงดาว ซึ่งอาจเป็นไปได้ด้วยความก้าวหน้าในด้านนาโนเทคโนโลยีคาคุยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าจำเป็นต้องส่งนาโนโพรบจำนวนมาก เนื่องจากโพรบขนาดเล็กมากมีความเปราะบางและอาจถูกเบี่ยงเบนได้ง่ายโดยสนามแม่เหล็ก อุกกาบาตขนาดเล็ก และอันตรายอื่นๆ เพื่อให้แน่ใจว่าอย่างน้อยหนึ่งนาโนโพรบจะรอดพ้นจากการเดินทางและไปถึงจุดหมายปลายทาง^{[ 23 ]}

ในฐานะวิธีแก้ปัญหาระยะสั้น ยานสำรวจอวกาศขนาดเล็กที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ซึ่งใช้เทคโนโลยี CubeSat ในปัจจุบันได้รับการเสนอในบริบทของโครงการ Dragonfly ^{[ 18 ]}

Starseed เป็นวิธีการที่เสนอคล้ายกันในการปล่อยนาโนโพรบระหว่างดวงดาวด้วยความเร็วหนึ่งในสามของความเร็วแสง เครื่องปล่อยที่เสนอใช้ ลวดกลวงขนาดเล็กยาว 1,000 กม. โดยมีอิเล็กโทรดเรียงอยู่ภายในลวดกลวง ซึ่งเป็นท่อเร่งความเร็วไฟฟ้าสถิต คล้ายกับแนวคิดของK. Eric Drexler ^{[ 24 ]}

ยานอวกาศรุ่นต่อรุ่นเป็นยานอวกาศระหว่างดวงดาวประเภทหนึ่งซึ่งลูกเรือที่เดินทางมาถึงจุดหมายปลายทางสืบเชื้อสายมาจากผู้ที่เริ่มต้นการเดินทาง ยานอวกาศรุ่นต่อรุ่นยังไม่สามารถใช้งานได้ในปัจจุบัน เนื่องจากความยากลำบากในการสร้างยานอวกาศที่มีขนาดใหญ่โตมโหฬารตามที่ต้องการ และปัญหาทางชีววิทยาและสังคมวิทยามากมายที่การใช้ชีวิตบนยานอวกาศดังกล่าวจะก่อให้เกิด^{[ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

นักวิทยาศาสตร์และนักเขียนได้เสนอเทคนิคต่างๆ สำหรับการระงับการทำงานของร่างกายซึ่งรวมถึงการจำศีล ของมนุษย์ และการเก็บรักษาด้วยการแช่แข็งแม้ว่าในปัจจุบันเทคนิคทั้งสองนี้ยังไม่สามารถนำมาใช้ได้จริง แต่ก็มีความเป็นไปได้ที่จะมีเรือนอนที่ผู้โดยสารสามารถนอนนิ่งๆ ได้ตลอดระยะเวลาการเดินทางที่ยาวนาน^{[ 33 ]}

ภารกิจ หุ่นยนต์ ระหว่างดวงดาวที่บรรทุกตัว อ่อนมนุษย์ระยะแรกแช่แข็งจำนวนหนึ่งเป็นความเป็นไปได้ทางทฤษฎีอีกประการหนึ่ง วิธีการตั้งอาณานิคมในอวกาศ นี้ ต้องอาศัยการพัฒนามดลูกเทียมการตรวจพบดาวเคราะห์ที่มีสภาพแวดล้อมคล้าย โลกที่สามารถอยู่อาศัยได้ล่วงหน้า และความก้าวหน้าในด้านหุ่นยนต์เคลื่อนที่ อัตโนมัติเต็มรูปแบบ และหุ่นยนต์เพื่อการศึกษาที่จะมาแทนที่พ่อแม่มนุษย์^{[ 34 ]}

อวกาศระหว่างดวงดาวไม่ได้ว่างเปล่าโดยสิ้นเชิง มันประกอบไปด้วยวัตถุที่เป็นน้ำแข็งนับล้านล้านล้านดวง ตั้งแต่ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็ก ( เมฆออร์ต ) ไปจนถึงดาวเคราะห์จรจัดที่ เป็นไปได้ อาจมีวิธีที่จะใช้ประโยชน์จากทรัพยากรเหล่านี้สำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวส่วนใหญ่ โดยค่อยๆ กระโดดจากวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่ง หรือตั้งสถานีพักระหว่างทาง^{[ 35 ]}

โดยทั่วไปนักฟิสิกส์เชื่อว่าการเดินทางที่เร็วกว่าแสงเป็นไปไม่ได้การยืดเวลา เชิงสัมพัทธภาพ ทำให้ผู้เดินทางรู้สึกว่าเวลาช้าลง ยิ่งความเร็วของพวกเขายิ่งใกล้เคียงกับความเร็วแสง^{[ 37 ]}การชะลอตัวที่เห็นได้ชัดนี้จะสังเกตได้เมื่อความเร็วเกิน 80% ของความเร็วแสง นาฬิกาบนยานอวกาศระหว่างดวงดาวจะเดินช้ากว่านาฬิกาบนโลก ดังนั้นหากเครื่องยนต์ของยานสามารถสร้าง ความเร่งได้ประมาณ 1 g อย่างต่อเนื่อง (ซึ่งเป็นระดับที่มนุษย์รู้สึกสบาย) ยานก็จะสามารถเดินทางไปได้เกือบทุกที่ในกาแล็กซีและกลับมายังโลกได้ภายใน 40 ปีตามเวลาของยาน (ดูแผนภาพ) เมื่อกลับมาแล้ว จะมีความแตกต่างระหว่างเวลาที่ผ่านไปบนยานของนักบินอวกาศกับเวลาที่ผ่านไปบนโลก

ตัวอย่างเช่น ยานอวกาศอาจเดินทางไปยังดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างออกไป 32 ปีแสง โดยเริ่มต้นด้วยการเร่งความเร็วคงที่ 1.03g (เช่น 10.1  เมตร/วินาที^² ) เป็นเวลา 1.32 ปี (เวลาของยาน) จากนั้นหยุดเครื่องยนต์และแล่นด้วยความเร็วคงที่ต่อไปอีก 17.3 ปี (เวลาของยาน) แล้วลดความเร็วลงอีกครั้งเป็นเวลา 1.32 ปีของยาน และหยุดที่จุดหมายปลายทาง หลังจากไปเยือนดาวฤกษ์นั้นไม่นาน นักบินอวกาศก็สามารถกลับมายังโลกได้ด้วยวิธีเดียวกัน หลังจากเดินทางไปกลับครบกำหนด นาฬิกาบนยานจะแสดงว่าเวลาผ่านไป 40 ปี แต่ตามนาฬิกาบนโลก ยานจะกลับมาถึงโลกหลังจากปล่อยยานไปแล้ว 76 ปี

จากมุมมองของนักบินอวกาศ นาฬิกาบนยานดูเหมือนจะเดินเป็นปกติ ดาวฤกษ์ที่อยู่ข้างหน้าดูเหมือนจะเคลื่อนที่เข้ามาด้วยความเร็ว 0.87 ปีแสงต่อปีของยาน จักรวาลจะดูหดตัวลงตามทิศทางการเดินทาง เหลือเพียงครึ่งหนึ่งของขนาดเมื่อยานจอดนิ่ง ระยะห่างระหว่างดาวฤกษ์นั้นกับดวงอาทิตย์จะดูเหมือน 16 ปีแสงตามที่นักบินอวกาศวัดได้

ที่ความเร็วสูงขึ้น เวลาบนยานอวกาศจะเดินช้าลงไปอีก ดังนั้นนักบินอวกาศจึงสามารถเดินทางไปยังใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผือก (30,000 ปีแสงจากโลก) และกลับมาได้ภายใน 40 ปีตามเวลาของยานอวกาศ แต่ความเร็วตามนาฬิกาของโลกจะน้อยกว่า 1 ปีแสงต่อปีของโลกเสมอ ดังนั้นเมื่อกลับมาถึงบ้าน นักบินอวกาศจะพบว่าเวลาบนโลกผ่านไปแล้วกว่า 60,000 ปี

ไม่ว่าจะบรรลุผลด้วยวิธีใด ระบบขับเคลื่อนที่สามารถสร้างอัตราเร่งอย่างต่อเนื่องตั้งแต่เริ่มต้นจนถึงจุดหมายปลายทางจะเป็นวิธีการเดินทางที่เร็วที่สุด การเดินทางด้วยอัตราเร่งคงที่คือการเดินทางที่ระบบขับเคลื่อนเร่งความเร็วเรือในอัตราคงที่ในช่วงครึ่งแรกของการเดินทาง จากนั้นจึงลดความเร็วลงในช่วงครึ่งหลัง เพื่อให้เรือมาถึงจุดหมายปลายทางโดยหยุดนิ่งเมื่อเทียบกับจุดเริ่มต้น หากดำเนินการเช่นนี้ด้วยอัตราเร่งที่คล้ายกับที่เกิดขึ้นบนพื้นผิวโลก จะมีข้อได้เปรียบเพิ่มเติมในการสร้าง "แรงโน้มถ่วง" เทียมให้กับลูกเรือ อย่างไรก็ตาม การจัดหาพลังงานที่จำเป็นนั้นจะมีราคาแพงมากด้วยเทคโนโลยีในปัจจุบัน^{[ 39 ]}

จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์ดาวเคราะห์ ยานอวกาศจะปรากฏว่าเร่งความเร็วอย่างต่อเนื่องในตอนแรก แต่จากนั้นจะค่อยๆ เร่งความเร็วขึ้นเมื่อเข้าใกล้ความเร็วแสง (ซึ่งไม่สามารถเกินได้) ยานอวกาศจะเคลื่อนที่แบบไฮเปอร์โบลิก^{[ 40 ]}ยานอวกาศจะเข้าใกล้ความเร็วแสงหลังจากเร่งความเร็วประมาณหนึ่งปี และจะคงความเร็วนั้นไว้จนกว่าจะเบรกเพื่อสิ้นสุดการเดินทาง

จากมุมมองของผู้สังเกตการณ์บนยาน ลูกเรือจะรู้สึกถึงสนามโน้มถ่วงที่ตรงข้ามกับการเร่งความเร็วของเครื่องยนต์ และจักรวาลเบื้องหน้าจะปรากฏว่ากำลังเคลื่อนที่ไปตามสนามนั้นในลักษณะไฮเปอร์โบลา ในขณะเดียวกัน ระยะห่างระหว่างวัตถุในทิศทางการเคลื่อนที่ของยานจะค่อยๆ ลดลงจนกระทั่งยานเริ่มชะลอความเร็วลง ในเวลานั้น ประสบการณ์ของผู้สังเกตการณ์บนยานเกี่ยวกับสนามโน้มถ่วงจะกลับทิศทาง

เมื่อยานอวกาศเดินทางถึงจุดหมายปลายทาง หากมันแลกเปลี่ยนข้อความกับดาวเคราะห์ต้นทาง มันจะพบว่าเวลาที่ผ่านไปบนยานอวกาศนั้นน้อยกว่าเวลาที่ผ่านไปสำหรับผู้สังเกตการณ์บนดาวเคราะห์นั้น เนื่องจากปรากฏการณ์การยืดเวลาและ การหดตัวของ ความยาว

ผลที่ได้คือลูกเรือเดินทางได้อย่างรวดเร็ว

ยานอวกาศ จรวดฟิวชั่นที่ขับเคลื่อนด้วย ปฏิกิริยา ฟิวชั่นนิวเคลียร์น่าจะสามารถเข้าถึงความเร็วได้ประมาณ 10% ของความเร็วแสง โดยพิจารณาจากพลังงานเพียงอย่างเดียว ในทางทฤษฎีแล้ว จำนวนขั้นตอนจำนวนมากสามารถผลักดันยานพาหนะให้เข้าใกล้ความเร็วแสงได้มาก^{[ 57 ] สิ่ง}เหล่านี้จะ "เผาไหม้" เชื้อเพลิงธาตุเบา เช่น ดิวเทอเรียม ทริเทียม^3He 11B และ^7Liเนื่องจากฟิวชั่นให้พลังงานที่ปล่อยออกมาประมาณ 0.3–0.9% ของมวลเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ จึงมีพลังงานที่เอื้ออำนวยมากกว่าฟิสชั่น ซึ่งปล่อยพลังงานมวลของเชื้อเพลิงน้อยกว่า 0.1% ความเร็วไอเสียสูงสุดที่มีศักยภาพทางพลังงานจึงสูงกว่าฟิสชั่น โดยทั่วไปอยู่ที่ 4–10% ของความเร็วแสง อย่างไรก็ตาม ปฏิกิริยาฟิวชั่นที่ทำได้ง่ายที่สุดจะปล่อยพลังงานส่วนใหญ่ออกมาในรูปของนิวตรอนพลังงานสูง ซึ่งเป็นแหล่งสำคัญของการสูญเสียพลังงาน ดังนั้น แม้ว่าแนวคิดเหล่านี้ดูเหมือนจะเสนอโอกาสที่ดีที่สุด (ในระยะใกล้) สำหรับการเดินทางไปยังดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดภายในช่วงชีวิตของมนุษย์ (ที่ยาวนาน) แต่ก็ยังคงเกี่ยวข้องกับความยากลำบากทางเทคโนโลยีและวิศวกรรมอย่างมหาศาล ซึ่งอาจกลายเป็นปัญหาที่แก้ไขไม่ได้ในอีกหลายทศวรรษหรือหลายศตวรรษข้างหน้า

การศึกษาในช่วงแรก ได้แก่โครงการ Daedalusซึ่งดำเนินการโดยBritish Interplanetary Societyในปี 1973–1978 และโครงการ Longshotซึ่งเป็นโครงการนักศึกษาที่ได้รับการสนับสนุนจากNASAและUS Naval Academyซึ่งเสร็จสมบูรณ์ในปี 1988 ระบบยานพาหนะที่มีรายละเอียดค่อนข้างมากอีกระบบหนึ่งคือ "Discovery II" ^{[ 58 ]}ซึ่งได้รับการออกแบบและปรับให้เหมาะสมสำหรับการสำรวจระบบสุริยะที่มีลูกเรือ โดยอิงจาก ปฏิกิริยา ^D3Heแต่ใช้ไฮโดรเจนเป็นมวลปฏิกิริยา ได้รับการอธิบายโดยทีมงานจากศูนย์วิจัย Glenn ของ NASA ยานลำ นี้มีความเร็วลักษณะเฉพาะมากกว่า 300  กม./วินาที ด้วยความเร่งประมาณ 1.7•10−3 ^g โดยมีมวลเริ่มต้นของยานประมาณ 1700 เมตริกตัน และสัดส่วนน้ำหนักบรรทุกมากกว่า 10% แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะยังห่างไกลจากข้อกำหนดสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวในระยะเวลาของมนุษย์ แต่การศึกษานี้ดูเหมือนจะเป็นเกณฑ์มาตรฐานที่สมเหตุสมผลสำหรับสิ่งที่อาจเข้าถึงได้ภายในไม่กี่ทศวรรษ ซึ่งไม่ใช่เรื่องที่เป็นไปไม่ได้เกินกว่าเทคโนโลยีในปัจจุบัน จากแนวคิดที่ว่า อัตราส่วน การเผาไหม้ อยู่ที่ 2.2% จะทำให้ได้ความเร็วไอเสียของผลิตภัณฑ์ฟิวชั่นบริสุทธิ์ประมาณ 3,000  กม./วินาที

จรวดปฏิสสารจะมีพลังงานความหนาแน่นและแรงขับจำเพาะที่สูงกว่าจรวดประเภทอื่น ๆ ที่เสนอไว้มาก^{[ 36 ]}หากพบแหล่งพลังงานและวิธีการผลิตที่มีประสิทธิภาพเพื่อสร้างปฏิสสารในปริมาณที่ต้องการและจัดเก็บ^{[ 59 ] [ 60 ]}อย่างปลอดภัย ในทางทฤษฎีแล้วจะเป็นไปได้ที่จะบรรลุความเร็วหลายสิบเปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง^{[ 36 ]}ว่าการขับเคลื่อนด้วยปฏิสสารจะนำไปสู่ความเร็วที่สูงขึ้น (>90% ของความเร็วแสง) ซึ่ง จะทำให้ การยืดเวลา สัมพัทธภาพ เป็นที่สังเกตได้มากขึ้น ส่งผลให้เวลาผ่านไปช้าลงสำหรับผู้เดินทางเมื่อผู้สังเกตการณ์ภายนอกรับรู้หรือไม่นั้น เป็นเรื่องที่น่าสงสัย เนื่องจากต้องใช้ปฏิสสารในปริมาณมาก^{[ 36 ] [ 61 ]}

หากคาดการณ์ว่าการผลิตและการจัดเก็บปฏิสสารจะกลายเป็นไปได้ จะต้องพิจารณาประเด็นเพิ่มเติมอีกสองประเด็น ประการแรก ในการทำลายล้างของปฏิสสาร พลังงานส่วนใหญ่จะสูญเสียไปในรูปของรังสีแกมมาพลังงานสูง^และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรูปของนิวตริโนดังนั้นจะมีเพียงประมาณ 40% ของmc² เท่านั้น ที่จะพร้อมใช้งาน หากปฏิสสารได้รับอนุญาตให้ทำลายล้างเป็นรังสีความร้อน^{[ 36 ]}ถึงกระนั้น พลังงานที่ใช้สำหรับการขับเคลื่อนก็จะสูงกว่าผลผลิต ~1% ของmc² ของปฏิกิริยาฟิวชั่น ^{นิวเคลียร์}ซึ่งเป็นคู่แข่งที่ดีที่สุดอันดับถัดไป

ประการที่สอง การถ่ายเทความร้อนจากท่อไอเสียไปยังตัวยานดูเหมือนจะถ่ายโอนพลังงานที่สูญเปล่าจำนวนมหาศาลเข้าไปในตัวยาน (เช่น สำหรับอัตราเร่งของยานที่ 0.1 gจะเข้าใกล้ 0.3 ล้านล้านวัตต์ต่อตันของมวลยาน) เมื่อพิจารณาว่าพลังงานส่วนใหญ่ถูกใช้ไปกับรังสีแกมมาที่ทะลุทะลวงได้ แม้จะสมมติว่ามีการป้องกันเพื่อปกป้องสัมภาระ (และผู้โดยสารในยานที่มีลูกเรือ) พลังงานบางส่วนก็จะทำให้ตัวยานร้อนขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ และอาจกลายเป็นปัจจัยจำกัดหากต้องการให้ได้อัตราเร่งที่มีประโยชน์

เมื่อไม่นานมานี้Friedwardt Winterbergเสนอว่าจรวดโฟตอนเลเซอร์รังสีแกมมา GeV ของสสาร-ปฏิสสารเป็นไปได้โดยการปล่อยประจุแบบพินช์โปรตอน-ปฏิโปรตอนเชิงสัมพัทธภาพ โดยที่แรงสะท้อนกลับจากลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านโดยผลของ Mössbauerไปยังยานอวกาศ^{[ 62 ]}

จรวดที่ได้รับพลังงานจากแหล่งภายนอก เช่นเลเซอร์อาจแทนที่แหล่งพลังงานภายในด้วยตัวเก็บพลังงาน ซึ่งอาจลดมวลของยานลงอย่างมากและทำให้สามารถเดินทางด้วยความเร็วสูงขึ้นได้Geoffrey A. Landisเสนอยานสำรวจอวกาศระหว่างดวงดาวที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอออนที่ใช้พลังงานจากลำแสงเลเซอร์ของสถานีฐาน^{[ 63 ]} Lenard และ Andrews เสนอให้ใช้เลเซอร์ของสถานีฐานเพื่อเร่งเม็ดเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ไปยังยาน อวกาศ Mini-Mag Orionเพื่อจุดระเบิดให้เป็นพลังงานขับเคลื่อน^{[ 64 ]}

ในปี 1960 โรเบิร์ต ดับเบิลยู. บัสซาร์ดได้เสนอ แนวคิดเกี่ยว กับจรวดแรมเจ็ตบัสซาร์ดซึ่งเป็นจรวดฟิวชั่นที่ใช้ถังเก็บขนาดใหญ่เพื่อรวบรวมไฮโดรเจนที่กระจายตัวอยู่ในอวกาศระหว่างดวงดาว "เผาไหม้" มันในระหว่างการบินโดยใช้ปฏิกิริยาลูกโซ่โปรตอน-โปรตอนและขับมันออกมาทางด้านหลัง การคำนวณในภายหลังด้วยค่าประมาณที่แม่นยำกว่าแสดงให้เห็นว่าแรงขับที่เกิดขึ้นจะน้อยกว่าแรงต้านที่เกิดจากการออกแบบถังเก็บแบบใดๆ ก็ตามอย่างไรก็ตาม แนวคิดนี้ก็ยังน่าสนใจเพราะเชื้อเพลิงจะถูกรวบรวมระหว่างทาง (สอดคล้องกับแนวคิดการเก็บเกี่ยวพลังงาน ) ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้วยานอวกาศสามารถเร่งความเร็วได้ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ข้อจำกัดเกิดจากข้อเท็จจริงที่ว่าปฏิกิริยาสามารถเร่งความเร็วเชื้อเพลิงได้สูงสุดเพียง 0.12c เท่านั้น ดังนั้นแรงต้านจากการดักจับฝุ่นระหว่างดวงดาวและแรงขับจากการเร่งความเร็วฝุ่นนั้นให้ถึง 0.12c จะเท่ากันเมื่อความเร็วอยู่ที่ 0.12c ซึ่งจะป้องกันการเร่งความเร็วต่อไปอีก

ใบเรือแสงหรือใบเรือแม่เหล็กที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ ขนาดใหญ่ หรือเครื่องเร่งอนุภาคในระบบดาวฤกษ์บ้านเกิด อาจทำให้ยานอวกาศมีความเร็วมากกว่าวิธีการขับเคลื่อนด้วยจรวดหรือแรงกระตุ้น เนื่องจากไม่จำเป็นต้องมีมวลปฏิกิริยา ของตัวเอง และจึงจำเป็นต้องเร่งความเร็วเฉพาะส่วนบรรทุก ของยาน เท่านั้นโรเบิร์ต แอล. ฟอร์เวิร์ดเสนอวิธีการลดความเร็วของยานอวกาศระหว่างดวงดาวด้วยใบเรือแสงขนาด 100 กิโลเมตรในระบบดาวฤกษ์ปลายทางโดยไม่จำเป็นต้องมีอาร์เรย์เลเซอร์อยู่ในระบบนั้น ในแผนการนี้ ใบเรือรองขนาด 30 กิโลเมตรจะถูกกางออกที่ด้านหลังของยานอวกาศ ในขณะที่ใบเรือหลักขนาดใหญ่จะแยกออกจากยานเพื่อเคลื่อนที่ไปข้างหน้าด้วยตัวเอง แสงจะสะท้อนจากใบเรือหลักขนาดใหญ่ไปยังใบเรือรอง ซึ่งใช้ในการลดความเร็วของใบเรือรองและส่วนบรรทุกของยานอวกาศ^{[ 66 ]}ในปี 2002 Geoffrey A. Landisจากศูนย์วิจัย Glen ของNASA ได้เสนอแนวคิดเกี่ยวกับเรือใบขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ ซึ่งจะมีใบเรือเพชร (หนาเพียงไม่กี่นาโนเมตร) ที่ขับเคลื่อนด้วย พลังงานแสงอาทิตย์^{[ 67} ] ด้วยข้อเสนอนี้ ยานอวกาศระหว่างดวงดาวลำนี้จะสามารถทำ ^{ความเร็ว}ได้ถึง 10 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสงในทางทฤษฎี นอกจากนี้ยังมีการเสนอให้ใช้การขับเคลื่อนด้วยลำแสงเพื่อเร่งความเร็วของยานอวกาศ และใช้การขับเคลื่อนด้วยแม่เหล็กไฟฟ้าเพื่อลดความเร็ว ซึ่งจะช่วยขจัดปัญหาที่เครื่องยนต์แรมเจ็ต Bussard มีเกี่ยวกับแรงต้านที่เกิดขึ้นระหว่างการเร่งความเร็ว^{[ 68 ]}

ใบเรือแม่เหล็กยังสามารถชะลอความเร็วที่ปลายทางได้โดยไม่ต้องพึ่งพาเชื้อเพลิงที่บรรทุกหรือลำแสงขับเคลื่อนในระบบปลายทาง โดยการมีปฏิสัมพันธ์กับพลาสมาที่พบในลมสุริยะของดาวฤกษ์ปลายทางและตัวกลางระหว่างดาว^{[ 69 ] [ 70 ]}

ตารางต่อไปนี้แสดงรายการแนวคิดตัวอย่างบางส่วนที่ใช้การขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์แบบลำแสงตามที่นักฟิสิกส์Robert L. Forward เสนอไว้ : ^{[ 71 ]}

การบรรลุเวลาการเดินทางระหว่างดวงดาวแบบเริ่ม-หยุดที่น้อยกว่าช่วงชีวิตของมนุษย์นั้น จำเป็นต้องมีอัตราส่วนมวลระหว่าง 1,000 ถึง 1,000,000 แม้แต่กับดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กว่าก็ตาม ซึ่งอาจทำได้โดยยานพาหนะหลายขั้นตอนในขนาดมหาศาล^{[ 57 ]}หรืออีกทางหนึ่ง เครื่องเร่งอนุภาคเชิงเส้นขนาดใหญ่สามารถขับเคลื่อนเชื้อเพลิงให้กับยานอวกาศที่ขับเคลื่อนด้วยปฏิกิริยาฟิชชัน ซึ่งจะช่วยหลีกเลี่ยงข้อจำกัดของสมการจรวดได้^{[ 73 ]}

มีการเสนอให้ใช้การร่อนแบบไดนามิกเป็นวิธีเดินทางข้ามอวกาศระหว่างดวงดาว^{[ 74 ] [ 75 ]}

จิตใจมนุษย์ที่อัปโหลดหรือAIสามารถส่งผ่านด้วยสัญญาณเลเซอร์หรือวิทยุด้วยความเร็วแสงได้^{[ 76 ]}ซึ่งต้องใช้ตัวรับสัญญาณที่ปลายทางซึ่งจะต้องตั้งค่าก่อน เช่น โดยมนุษย์ โพรบเครื่องจักรที่จำลองตัวเองได้ (อาจรวมถึง AI หรือมนุษย์ที่อัปโหลด) หรืออารยธรรมต่างดาว (ซึ่งอาจอยู่ในกาแล็กซีอื่น อาจเป็นอารยธรรมประเภท Kardashev III ก็ได้ )

แนวคิดเชิงทฤษฎีสำหรับการเดินทางระหว่างดวงดาวคือการขับเคลื่อนยานอวกาศโดยการสร้างหลุมดำเทียมและใช้ตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลาเพื่อสะท้อนรังสีฮอว์คิงแม้ว่าเทคโนโลยีในปัจจุบันจะยังไม่สามารถทำได้ แต่ยานอวกาศที่มีหลุมดำเป็นองค์ประกอบก็มีข้อดีบางประการเมื่อเทียบกับวิธีการอื่นๆ ที่เป็นไปได้ การทำให้หลุมดำทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานและเครื่องยนต์ยังต้องหาวิธีแปลงรังสีฮอว์คิงให้เป็นพลังงานและแรงขับ วิธีหนึ่งที่เป็นไปได้คือการวางหลุมดำไว้ที่จุดโฟกัสของตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลาที่ติดอยู่กับยาน ทำให้เกิดแรงขับไปข้างหน้า วิธีที่ง่ายกว่าเล็กน้อย แต่มีประสิทธิภาพน้อยกว่า คือการดูดซับรังสีแกมมาทั้งหมดที่พุ่งไปทางด้านหน้าของยานเพื่อผลักดันไปข้างหน้า และปล่อยให้ส่วนที่เหลือพุ่งออกไปทางด้านหลัง^{[ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]}

เครื่องขับดันโพรงเรโซแนนซ์ความถี่วิทยุ (RF) เป็นอุปกรณ์ที่อ้างว่าเป็นเครื่องขับดันสำหรับยานอวกาศในปี 2016 ห้องปฏิบัติการฟิสิกส์การขับเคลื่อนขั้นสูงของNASAรายงานว่าสังเกตเห็นแรงขับดันที่ปรากฏเล็กน้อยจากการทดสอบดังกล่าว ซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่ไม่สามารถทำซ้ำได้อีกเลย^{[ 80 ]}หนึ่งในการออกแบบเรียกว่า EMDrive ในเดือนธันวาคม 2002 บริษัท Satellite Propulsion Research Ltd ได้อธิบายต้นแบบที่ใช้งานได้ซึ่งมีแรงขับดันรวมประมาณ 0.02 นิวตัน โดยใช้แมกเนตรอนโพรงขนาด 850 วัตต์ อุปกรณ์นี้สามารถทำงานได้เพียงไม่กี่สิบวินาทีก่อนที่แมกเนตรอนจะล้มเหลวเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป^{[ 81 ]}การทดสอบล่าสุดของ EMDrive สรุปว่ามันใช้งานไม่ได้^{[ 82 ]}

แนวคิดเครื่องยนต์เกลียวที่เสนอโดย ดร. เดวิด เบิร์นส์ นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ในปี 2019 จะใช้เครื่องเร่งอนุภาคเพื่อเร่งอนุภาคให้เข้าใกล้ความเร็วแสง เนื่องจากอนุภาคที่เดินทางด้วยความเร็วดังกล่าวจะมีมวลมากขึ้น จึงเชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงมวลนี้สามารถสร้างแรงเร่งได้ ตามที่เบิร์นส์กล่าว ยานอวกาศสามารถทำความเร็วได้ถึง 99% ของความเร็วแสงในทางทฤษฎี^{[ 83 ]}

นักวิทยาศาสตร์และนักเขียนได้ตั้งสมมติฐานถึงวิธีการต่างๆ มากมายที่อาจเป็นไปได้ที่จะก้าวข้ามความเร็วแสง แต่แม้แต่สมมติฐานที่จริงจังที่สุดเหล่านี้ก็ยังเป็นการคาดเดาอย่างมาก^{[ 84 ]}

เป็นที่ถกเถียงกันว่าการเดินทางที่เร็วกว่าแสงนั้นเป็นไปได้ในทางกายภาพหรือไม่ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะ ความกังวลเกี่ยว กับความเป็นเหตุเป็นผล : การเดินทางที่เร็วกว่าแสงอาจอนุญาตให้เดินทางย้อนเวลากลับไปได้ภายใต้เงื่อนไขบางประการในบริบทของ ทฤษฎีสั มพัทธภาพพิเศษ^{[ 85 ]}กลไกที่เสนอสำหรับ การเดินทาง ที่เร็วกว่าแสงภายในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปนั้นต้องการการมีอยู่ของสสารแปลกใหม่ [ ^{84 ] และยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าจะสามารถผลิตได้ในปริมาณที่เพียงพอ หรือ}ไม่