星際航行是行星際航行和恒星際航行的統稱。行星際航行是指太陽系內的航行，恒星際航行是指太陽系以外的恒星際空間的飛行。

星際

　　星際航行（interplanetary and intersteller navigation）是行星際航行和恒星際航行的統稱。行星際航行是指太陽系內的航行，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實現，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。人們現在能觀測到的宇宙范圍約為100億光年，用現在火箭技術所能達到的速度（20千米/秒）可以飛出太陽系，但不能實現恒星際航行。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實現，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。人們現在所能觀測到的宇宙范圍約為100億光年。用現代火箭技術所能達到的速度 （20公里/秒左右）可以飛出太陽系，但不能實現恒星際航行。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產生能量轉化為動能，噴氣速度也只能達到光速的5%。以這樣的噴氣速度使航天器速度達到0.8倍光速，則航天器起飛時的質量將為航天器質量的34.8億倍，這是無法實現的大質量比。

　　現階段航天中使用的化學火箭發(fā)動機、核火箭發(fā)動機和電火箭發(fā)動機的噴氣速度只有光速的幾萬分之一。設想中的有可能用于未來恒星際航行的推進系統的有：①脈動式核聚變發(fā)動機：把核燃料做成很多細小的顆粒──“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，產生沖擊波和粒子流，使其向一定方向噴射，產生反作用推力。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：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)動機提供燃料。但是這樣的收集器據計算直徑將達到數千公里。有人設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：根據著名的愛因斯坦質能公式:能量=質量×光速^2，利用物質和反物質相互作用，其質量全部湮滅而轉化為光能。使質子與反質子在發(fā)動機中進行反應產生光子流,光子流以光的速度從火箭噴管噴出,產生反作用力，推動火箭前進，這就是光子火箭原理。光子火箭的設想早在1953年就提出來了，但是反物質的產生、貯存和使用，發(fā)動機的設計和控制，以及大面積反射鏡的制造都不是短時期內所能解決的問題。 　

　　根據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，時間的進程遠比地球上慢，這個效應稱為時間延緩效應。設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，則有關系式： 例如：當V=0.9C時，T=0.436Te；當V=0.9999995C時，按照這個效應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完成一次往返遙遠恒星天體的恒星際航行。（但是，霍金認為物體速度有關，本身質量越大。當速度接近光速時，質量會大的驚人。）

　　在休斯頓召開的“百年星艦”恒星際航行計劃中，來自世界各研究機構的科學家、工程師、哲學家、心理學家以及其他領域的人士共同討論了人類在進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限制，而是人類本身?？茖W家希望以此推動宇宙飛船的革命性動力系統的研究、生命支持系統、飛船以及模擬生物圈的設計等，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）可使科學家在著手進行恒星際空間飛行計劃中起到積極作用。進行數萬年以上的恒星際旅行需要進行“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中，這就需要超級宇宙飛船中可以融合自然生態(tài)系統和人類社會并長期共存，類似于一個完整的生物圈?？茖W家設想的未來宇宙飛船生態(tài)系統并不是一個封閉性的空間環(huán)境，而是開放的，通過核聚變產生類似太陽光的能量為整個生態(tài)系統提供能量，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系統達到不同建筑物質實體的效果，實現創(chuàng)新點。在過去的二十年，合成生物學、化學技術（設計、工程和生命系統技術）的進步使得我們可以打造出包括氣流、土壤和水環(huán)境等生物圈的基礎架構。傳統意義上，人體可以看做一個離散的結構，通過近年來遺傳分析和微生物的發(fā)現，我們的基因組中混雜著細菌和病毒的遺傳信息，我們身體中90%的細胞都與細菌有關，而且人體中存在大約三公斤的細菌細胞，它們幫助我們消化食物，參與免疫系統等。

　　因此在進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)系統需要實現可持續(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入微生物的生態(tài)群落中。人類在進行長距離的星際航行需要面對資源、環(huán)境以及飛船社會結構等諸多問題，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、甚至是在飛船上延續(xù)人類后代的技術都顯得至關重要。SETI（搜尋地外智慧）研究所的創(chuàng)始人、天文學家吉爾·塔特（Jill Tarter）認為“百年星艦”計劃是一場硬仗，我們要打造的是一艘能夠進行恒星際航行的宇宙飛船。