恆星際旅行

星际旅行的困难

星际旅行面临的主要挑战是必须覆盖的巨大距离。这意味着需要一个非常大的速度和/或一个非常长的旅行时间。使用最现实的推进方法的旅行时间将是几十年到几千年。

因此，星际飞船将更多地暴露在行星际旅行的危险中，包括真空、辐射、失重和微流星体。在高速飞行时，除非有严重的屏蔽，否则飞行器将被许多微观的物质粒子穿透。携带防护罩将大大增加推进的问题。

宇宙射线

宇宙射线引起了人们的极大兴趣，因为在大气层和磁场之外没有任何保护。已经观察到最有能量的超高能宇宙射线（UHECRs）的能量接近3×10 ²⁰eV，大约是大型强子对撞机加速的粒子能量的4000万倍。在50焦耳时，最高能量的超高能宇宙射线的能量与每小时90公里（56英里）的棒球动能相当。由于这些发现，人们对研究更高能量的宇宙射线产生了兴趣。然而，大多数宇宙射线并没有如此极端的能量。宇宙射线的能量分布在0.3千兆电子伏特（4.8×10 ⁻¹¹J）时达到峰值。

所需能源

一个重要的因素是合理的旅行时间所需的能量。所需能量的下限是动能K = ½ mv²，其中m是最终质量。如果希望在到达时减速，并且除了船舶的发动机外无法实现，那么所需能量至少增加一倍，因为停止船舶所需的能量等于将其加速到旅行速度所需的能量。

载人往返数十年，甚至到最近的恒星的速度比目前的空间飞行器的速度大几千倍。这意味着，由于动能公式中的v²项，需要数百万倍的能量。将一吨的重量加速到光速的十分之一，至少需要450PJ或4.5×10J¹⁷或1250亿千瓦时，这还不包括损失。

能源的来源必须携带，因为太阳能电池板在远离太阳和其他恒星的地方无法工作。这种能量的规模可能使星际旅行变得不可能。一位工程师说："（前往半人马座阿尔法星）的航行至少需要整个世界[在特定年份]总能量输出的100倍"。

星际介质

星际尘埃和气体可能会对飞船造成相当大的损害，因为涉及到高相对速度和大动能。更大的物体（如更大的尘粒）要少得多，但会有更大的破坏性。.

旅行时间

漫长的旅行时间使得设计载人任务变得困难。时空的基本限制是另一个挑战。另外，由于经济原因，星际旅行将很难被证明。

可以说，一个不能在50年内完成的星际任务根本就不应该开始。相反，应该把资源投入到设计一个更好的推进系统上。这是因为一个缓慢的航天器可能会被后来发送的具有更先进推进力的另一个任务所超过。

另一方面，因此可以提出一个理由，即毫不拖延地开始一项任务，因为非推进问题可能会变成比推进工程更困难。

银河系旅行涉及的距离比星际距离大一百万倍，这使得它甚至从根本上比星际旅行更加困难。

肯尼迪的计算

安德鲁-肯尼迪的研究表明，在最短等待时间之前进行的航行将被在最短等待时间离开的人超越，而在最短等待时间之后离开的人则永远不会超越在最短等待时间离开的人。

肯尼迪的计算取决于r，即世界电力生产的平均年度增长。从任何一个时间点到一个特定的目的地，到目的地的总时间有一个最小值。航行者可能会通过在出发前等待一个时间t来到达而不被后来的航行者超越。到达目的地的时间（现在，T_now，或等待后，T_t，与旅行速度的增长之间的关系是

T n o w T t = ( +1 r ) t {\2displaystyle {frac {T_{now}}{T_{t}}={（1+r）}^{tfrac {t}{2}}。

以前往6光年外的巴纳德星为例，肯尼迪表明，如果世界平均年经济增长率为1.4%，旅行速度相应增长，人类文明最快可能在2007年后的1110年内到达该星。

星际间的距离

天文距离通常是以一束光在两点之间旅行的时间来衡量的（见光年）。光在真空中的速度大约为30万公里/秒或18.6万英里/秒。

从地球到月球的距离是1.3光秒。以目前的航天器推进技术，一艘飞船可以在大约八小时内完成从地球到月球的距离（新视野号）。这意味着光的传播速度大约是目前航天器推进技术的三万倍。从地球到太阳系中其他行星的距离从三光分到大约四光小时不等。根据行星和它与地球的位置，对于一个典型的无人驾驶的航天器来说，这些旅行将需要几个月到十几年的时间。到其他恒星的距离则要大得多。如果从地球到太阳的距离按比例缩小到一米，到半人马座阿尔法星A的距离将是271公里或大约169英里。

离太阳最近的已知恒星是半人马座，距离4.23光年。迄今为止派出的最快的外向型航天器，旅行者1号，在30年内已经覆盖了1/600光年，目前正以1/18,000光速移动。按照这个速度，前往半人马座的旅程将需要72000年。当然，这项任务并不是专门为快速前往恒星而设计的，目前的技术可以做得更好。使用太阳帆可以将旅行时间减少到几千年，或使用核脉冲推进器减少到一个世纪或更少。

狭义相对论提供了缩短旅行时间的可能性：如果一艘拥有足够先进的引擎的星际飞船能够达到接近光速的速度，相对论的时间膨胀将使旅行者的航程大大缩短。然而，在留在地球上的人看来，这仍然需要许多年的时间。在返回地球时，旅行者会发现在地球上经过的时间远远多于他们的时间（双胞胎悖论）。

如果虫洞存在，许多问题就会得到解决。广义相对论并没有排除它们，但就我们目前所知，它们并不存在。

通讯

往返延迟时间是指从探测器信号到达地球，到探测器从地球获得指令的最短时间。鉴于信息的传播速度不能超过光速，对于旅行者1号来说，这大约是32小时，在半人马座附近，这将是8年。更快的反应将不得不通过编程来自动进行。当然，在载人飞行的情况下，船员可以立即对他们的观察做出反应。然而，往返的延迟时间使他们不仅极其遥远，而且在通信方面，与地球极其隔绝。另一个因素是星际通信需要能量才能可靠地到达。很明显，气体和粒子会使信号衰减（星际灭绝），而且发送信号所需的能量也会有限制。

载人飞行任务

任何能够运载人类的飞船的质量将不可避免地比无人驾驶的星际探测器所需的质量大很多。巨大的旅行时间将需要一个生命支持系统。第一个星际任务不太可能携带生命形式。

星际旅行的首要目标

在距离太阳20光年内有59个已知的恒星系统，包含81颗可见的恒星。以下这些可以被认为是星际任务的主要目标。辐射的危险将排除任何有机生物对天狼星的探险。在任何情况下，考虑到可能的旅程时间，都很难想象有任何载人探险的情况。

也许最可能进行星际旅行的时间是当一颗恒星穿过我们的奥尔特云时。我们应该得到一万年的警告，所以可以为这个事件做一些详细的计划。请看Scholz的星体最后一次穿过时的情况。

恒星系统	距离(ly)	备注
半人马座阿尔法星	4.3	最接近的系统。三颗星（G2、K1、M5）。成分A类似于太阳（G2星）。半人马座阿尔法星B有一颗确认的行星。
巴纳德之星	6.0	小型、低光度的M5红矮星。其次是离太阳系最近的。
天狼星	8.7	大型、非常明亮的A1星，有一个白矮星伴生。
Epsilon Eridani	10.8	单一的K2星，比太阳略小、略冷。有两个小行星带，可能有一颗巨行星和一颗小得多的行星，并可能拥有一个太阳系类型的行星系统。
陶西提	11.8	单一的G8星，类似于太阳。很有可能拥有一个太阳系类型的行星系统：目前的证据显示有5颗行星，可能有两颗在宜居区。
Gliese 581	20.3	多行星系统。未确认的系外行星Gliese 581 g和已确认的系外行星Gliese 581 d位于该星的宜居区。
维加	25.0	至少有一颗行星，而且年龄适宜，可以进化出原始生命

现有的和近期的天文技术能够找到这些天体周围的行星系统，增加其探索的潜力。