Pesawat ruang angkasa antarbintang, atau pesawat ruang angkasa yang mampu melakukan perjalanan antar tata surya, perlu jauh lebih maju daripada pesawat antarplanet yang telah dibangun manusia. Sementara jarak antara planet-planet di tata surya ini dapat diukur dalam menit cahaya atau jam cahaya, jarak antara sistem bintang biasanya puluhan tahun cahaya. Karena tata surya sangat kecil dibandingkan dengan hamparan luas ruang kosong tempat mereka tertanam, navigasi presisi tinggi dan sistem propulsi akan diperlukan untuk pesawat ruang angkasa antarbintang untuk mencapai targetnya dengan sukses.
Salah satu keuntungan dari perjalanan antarbintang adalah ruang yang hampir vakum; begitu Anda membuat objek bergerak, ada sedikit hambatan untuk memperlambatnya. Namun, dengan teknologi roket kimia kontemporer, mempercepat objek apa pun hingga kecepatan di atas seperseribu kecepatan cahaya akan sangat sulit. Untuk membuat pesawat antariksa antarbintang, telah diakui bahwa roket kimia berbahan bakar padat tidak akan cukup dan metode propulsi baru harus dirancang.
Hambatan teknis utama lainnya dalam menciptakan pesawat ruang angkasa antarbintang adalah memastikan penumpangnya tetap nyaman dan bugar secara psikologis sepanjang perjalanan, yang bisa memakan waktu ratusan atau ribuan tahun. Sebuah pesawat ruang angkasa antarbintang kemungkinan harus berfungsi sebagai koloni ruang angkasa otonom, mungkin menampung generasi individu dan sarana untuk kelangsungan hidup dan kemakmuran mereka. Alternatif yang diusulkan termasuk sistem mati suri atau manusia yang direkayasa secara genetik untuk hidup lebih lama, makan lebih sedikit, atau tahan terhadap kebosanan.
Salah satu proposal konkret pertama untuk pesawat ruang angkasa antarbintang datang dari Proyek Orion, yang lahir pada tahun 1958 di General Atomics di San Diego. Proyek, yang diyakini oleh beberapa ilmuwan atom praktis dengan teknologi saat ini, memerlukan sebuah kapal yang dilengkapi dengan peredam kejut besar, didorong ke depan oleh ledakan bom termonuklir yang dibuang dari bagian belakang pesawat. Bom akan menguapkan bagian dari pelat ledakan (beberapa bentuk plastik dinilai optimal), yang akan berfungsi sebagai propelan untuk memberikan daya dorong. Puluhan ilmuwan dan insinyur serius membangun pesawat ruang angkasa Orion di tahun 60-an dan menggunakannya untuk melakukan perjalanan mengelilingi tata surya di tahun 70-an dan 80-an, tetapi proyek itu dibatalkan karena sensitivitas politik senjata nuklir.
Bentuk lain yang lebih maju dari pesawat ruang angkasa antarbintang yang diusulkan adalah ramjet Bussard. Ramjet ini akan terdiri dari sendok raksasa di bagian depan pesawat, yang dirancang untuk menyerap hidrogen antarbintang seperti halnya mesin jet menghirup udara. Inti hidrogen akan menyatu dalam reaksi proton-proton, menyediakan energi untuk daya dorong. Meskipun jumlah hidrogen yang mengambang bebas di ruang antarbintang tersebar, banyak hidrogen dapat dipanen jika pesawat itu bergerak mendekati kecepatan cahaya, sesuai tuntutan desainnya. Telah dihitung bahwa kapal seperti itu mungkin bergerak dengan kecepatan sekitar 16% dari kecepatan cahaya.
Namun pesawat ruang angkasa lain yang diusulkan adalah layar surya. Karena bahkan sinar matahari memberikan beberapa tekanan pada permukaan, mungkin digunakan untuk mendorong muatan yang melekat pada layar surya raksasa. Layar seperti itu harus memiliki lebar beberapa kilometer, tetapi mungkin hanya setebal beberapa atom, tergantung pada bahan yang digunakan. Grafena, susunan atom karbon yang sangat kuat dan tipis, mungkin menjadi salah satu kandidat potensial. Digulung rapat, muatan yang hanya terdiri dari beberapa ratus ton mungkin cukup untuk menyebarkan layar surya yang mampu mempercepat muatan hingga sebagian kecil dari kecepatan cahaya. Satu-satunya masalah adalah melambat setelah Anda mencapai sistem bintang target Anda, tugas yang mungkin ditugaskan ke retro-roket nuklir.
Banyak jenis pesawat ruang angkasa antarbintang lainnya telah dipertimbangkan, baik dalam konteks serius maupun dalam fiksi ilmiah. Pesawat ruang angkasa yang menggunakan lubang cacing atau “pembengkokan” ruang-waktu secara populer dibahas, meskipun desain seperti itu biasanya membutuhkan energi dalam jumlah yang luar biasa (kira-kira pada urutan apa yang dilepaskan matahari dalam beberapa menit) atau penggunaan materi negatif, suatu bentuk eksotis. dari materi yang mungkin atau mungkin tidak benar-benar ada. Pembuatan kapal yang menggunakan propelan sebenarnya untuk memberikan daya dorong jauh lebih realistis, meskipun pembuatannya mungkin masih beberapa dekade lagi, mengingat teknologi kita saat ini. Mempertimbangkan konsekuensi yang benar-benar radikal dari perjalanan antarbintang dan kolonisasi, beberapa dekade sepertinya bukan waktu yang lama untuk menunggu.