星際航行是行星 際航行和恒星 際航行的統(tǒng)稱。行星際航行是指太陽系 內(nèi)的航行，恒星際航行是指太陽系以外的恒星際空間的飛行。
目錄 星際航行（interplanetary and intersteller navigation）是行星際航行和恒星際航行的統(tǒng)稱。行星際航行是指太陽系內(nèi)的航行，恒星際航行是指太陽系以外的恒星際空間的飛行。不載人行星際航行已經(jīng)實現(xiàn)，而恒星際航行尚處于探索階段。已知太陽系最外層行星（冥王星）的軌道半徑為60億千米，而離地球最近的恒星（半人馬座比鄰星）與地球相距4.22光年，約合40萬億千米，其他恒星和星系的距離則更遠(yuǎn)。人們現(xiàn)在能觀測到的宇宙范圍約為100億光年，用現(xiàn)在火箭技術(shù)所能達(dá)到的速度（20千米/秒）可以飛出太陽系，但不能實現(xiàn)恒星際航行。因為以這個速度航行到最近的恒星比鄰星約需65000年。航天器只有達(dá)到接近光速的速度，恒星際航行才有實際意義。要使航天器接近光速，必須把火箭的噴氣速度提高到接近光速。
不載人行星際航行已經(jīng)實現(xiàn)，而恒星際航行尚處于探索階段。如以冥王星的軌道作為太陽系的邊界，太陽系的半徑約為60億公里。除太陽外，離地球最近的恒星──半人馬座“比鄰星”的距離為4.22光年（1光年等于9.46×1012公里），約合40萬億公里，相當(dāng)于地球到太陽之間距離的27萬倍，其他恒星和星系的距離則更遠(yuǎn)。人們現(xiàn)在所能觀測到的宇宙范圍約為100億光年。用現(xiàn)代火箭技術(shù)所能達(dá)到的速度 （20公里/秒左右）可以飛出太陽系，但不能實現(xiàn)恒星際航行。因為以這個速度航行到最近的恒星“比鄰星”約需65000年，到天狼星約需13萬年。航天器只有達(dá)到接近光速的速度，恒星際航行才有實際意義。要使航天器接近光速，必須把火箭的噴氣速度提高到接近光速的水平。但是即使利用氫聚變反應(yīng)產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)化為動能，噴氣速度也只能達(dá)到光速的5%。以這樣的噴氣速度使航天器速度達(dá)到0.8倍光速，則航天器起飛時的質(zhì)量將為航天器質(zhì)量的34.8億倍，這是無法實現(xiàn)的大質(zhì)量比。
現(xiàn)階段航天中使用的化學(xué)火箭發(fā)動機(jī)、核火箭發(fā)動機(jī)和電火箭發(fā)動機(jī)的噴氣速度只有光速的幾萬分之一。設(shè)想中的有可能用于未來恒星際航行的推進(jìn)系統(tǒng)的有：①脈動式核聚變發(fā)動機(jī)：把核燃料做成很多細(xì)小的顆粒──“微型氫彈”,用激光或粒子束加熱到極高溫度,引起微型氫彈爆炸，產(chǎn)生沖擊波和粒子流，使其向一定方向噴射，產(chǎn)生反作用推力。逐個點燃“微型氫彈”可獲得脈動式的持續(xù)推力。②星際沖壓式發(fā)動機(jī)：在恒星際航天器前面裝一個巨大的收集器，在航行中不斷吸入星際空間的氫，利用氫的同位素氘為核聚變發(fā)動機(jī)提供燃料。但是這樣的收集器據(jù)計算直徑將達(dá)到數(shù)千公里。有人設(shè)想在航天器前面造成一個大范圍的人工磁場，形成無形的收集器，用磁力線捕獲星際空間的氫離子。③光子火箭發(fā)動機(jī)：根據(jù)著名的愛因斯坦質(zhì)能公式:能量=質(zhì)量×光速^2，利用物質(zhì)和反物質(zhì)相互作用，其質(zhì)量全部湮滅而轉(zhuǎn)化為光能。使質(zhì)子與反質(zhì)子在發(fā)動機(jī)中進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生光子流,光子流以光的速度從火箭噴管噴出,產(chǎn)生反作用力，推動火箭前進(jìn)，這就是光子火箭原理。光子火箭的設(shè)想早在1953年就提出來了，但是反物質(zhì)的產(chǎn)生、貯存和使用，發(fā)動機(jī)的設(shè)計和控制，以及大面積反射鏡的制造都不是短時期內(nèi)所能解決的問題。
根據(jù)愛因斯坦的狹義相對論（另一部著作為廣義相對論），在以接近光速飛行的航天器上，時間的進(jìn)程遠(yuǎn)比地球上慢，這個效應(yīng)稱為時間延緩效應(yīng)。設(shè)T是航天器上的時間，Te是地球上的時間，V是航天器的速度，C是光速，則有關(guān)系式： 例如：當(dāng)V=0.9C時，T=0.436Te；當(dāng)V=0.9999995C時，按照這個效應(yīng)航天器上的時間僅為地球上時間的千分之一。這樣一來就有可能在人的壽命期限內(nèi)完成一次往返遙遠(yuǎn)恒星天體的恒星際航行。（但是，霍金認(rèn)為物體速度有關(guān)，本身質(zhì)量越大。當(dāng)速度接近光速時，質(zhì)量會大的驚人。）
在休斯頓召開的“百年星艦”恒星際航行計劃中，來自世界各研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家、工程師、哲學(xué)家、心理學(xué)家以及其他領(lǐng)域的人士共同討論了人類在進(jìn)行恒星際探索時所面對的問題，指出該計劃面臨的最大困難并非技術(shù)限制，而是人類本身?？茖W(xué)家希望以此推動宇宙飛船的革命性動力系統(tǒng)的研究、生命支持系統(tǒng)、飛船以及模擬生物圈的設(shè)計等，計劃得到了美國國防部高級研究計劃局(DARPA)資金支持。
對當(dāng)今人類社會的研究（比如廢物利用、資源管理問題、交通堵塞等）可使科學(xué)家在著手進(jìn)行恒星際空間飛行計劃中起到積極作用。進(jìn)行數(shù)萬年以上的恒星際旅行需要進(jìn)行“多代繁衍”才能保持人類的種子可播撒到另外一顆恒星系統(tǒng)中，這就需要超級宇宙飛船中可以融合自然生態(tài)系統(tǒng)和人類社會并長期共存，類似于一個完整的生物圈。科學(xué)家設(shè)想的未來宇宙飛船生態(tài)系統(tǒng)并不是一個封閉性的空間環(huán)境，而是開放的，通過核聚變產(chǎn)生類似太陽光的能量為整個生態(tài)系統(tǒng)提供能量，并在飛船中制造人造重力場，同時也嵌入了真正的生態(tài)建筑的理念，每一個建造材料都是可再生的，可循環(huán)的。
早在二十世紀(jì)六十年代，研究人員戈登·帕斯克（Gordon Pask）和斯塔福德·比爾（Stafford Beer）探討了在控制論試驗中使用生物和化學(xué)系統(tǒng)達(dá)到不同建筑物質(zhì)實體的效果，實現(xiàn)創(chuàng)新點。在過去的二十年，合成生物學(xué)、化學(xué)技術(shù)（設(shè)計、工程和生命系統(tǒng)技術(shù)）的進(jìn)步使得我們可以打造出包括氣流、土壤和水環(huán)境等生物圈的基礎(chǔ)架構(gòu)。傳統(tǒng)意義上，人體可以看做一個離散的結(jié)構(gòu)，通過近年來遺傳分析和微生物的發(fā)現(xiàn)，我們的基因組中混雜著細(xì)菌和病毒的遺傳信息，我們身體中90%的細(xì)胞都與細(xì)菌有關(guān)，而且人體中存在大約三公斤的細(xì)菌細(xì)胞，它們幫助我們消化食物，參與免疫系統(tǒng)等。
因此在進(jìn)行恒星際空間飛行的旅程中，飛船上的人類社會和自然生態(tài)系統(tǒng)需要實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展 ，比如水環(huán)境的循環(huán)，通過吸收輻射和熱量再導(dǎo)入微生物的生態(tài)群落中。人類在進(jìn)行長距離的星際航行需要面對資源、環(huán)境以及飛船社會結(jié)構(gòu)等諸多問題，所有的一切都在以維持飛船上宇航員的生命為目的，由此生命維持系統(tǒng)、甚至是在飛船上延續(xù)人類后代的技術(shù)都顯得至關(guān)重要。SETI（搜尋地外智慧）研究所的創(chuàng)始人、天文學(xué)家吉爾·塔特（Jill Tarter）認(rèn)為“百年星艦”計劃是一場硬仗，我們要打造的是一艘能夠進(jìn)行恒星際航行的宇宙飛船。
