2011年，NASA的D型纳米帆成为第一艘围绕地球飞行的太阳帆，这种9.29平方米的超薄帆利用太阳或光子压力作为推力。
火箭推动不可改变的局限性在于就是需要随火箭体携带燃料，太阳帆则能利用自然资源的优势，即太阳发出的光量子，从而转化为太阳帆的推动力。 可载生物飞船要达到足够速度，需要直径达数百公里的巨型太阳帆。由于恒星产生的光子压力会随着太阳帆航行渐远而减弱，有人设想过用高聚激光束驱动太阳帆，这在理论上可以进行星际航行。太阳帆能达到的最大速度约为光速的10%，最大速度每秒三万公里，大约需要45年就能到达半人马座阿尔法星。当前，美国宇航局及其他航天机构计划发射更多的太阳帆，但宇宙中还有其他更强大的动力源。上世纪六十年代有人提出一种推进方法，即在飞船尾部安置一些列爆炸物，爆炸所带来的能量将推动飞船前进，原型机被称为“核脉冲推进”。
实际上人们进行了一系列常规炸药的试验以证明这是可行的，然而“核脉冲推进”燃料使用的是核弹。20世纪五十年代后期，洛斯阿拉莫斯国家实验室所研制的核脉冲飞船计划将核裂变作为推动力能源。裂变能量来自原子核分解时释放出中子与质子，并产生大量的伽马射线能量。
由于飞船尾部核脉冲推进需要大爆炸的冲击力，用以吸收爆炸冲击力的大块厚实金属板，以及一系列的冲击波吸收器便是不可缺少的，它们将船员与爆炸后的余震隔离。核裂变能源飞船的最大速度大约是光速的5%，最大速度为每秒1.5万公里，大约需要90年到达半人马座阿尔法星。 若不是能量来源十分强大，裂变飞船比太阳帆要慢，加快速度意味着它需要另外更剧烈的核反应。人们熟知核裂变技术，使用其制造能源已有几十年，但还存在另一种核技术，即核聚变。
太阳的能量来自于核聚变，太阳核心的温度非常高，原子们的剧烈运动导致其互相撞击，产生新的元素并释放能量。与裂变相反，当两个原子熔合成单个新超重原子时，就产生了聚变能，从而释放出巨大能量。20世纪70年代的“戴德拉斯工程”计划研究聚变能飞船，其任务是造访巴纳德星，距地球约5.9光年。
与核弹不同的是，核聚变太空船的推进力源于一个反应箱。戴德拉斯太空船的燃料球芯块由氚-氦3的混合芯块组成，由相对论性电子束激发这些含有极高能量的电子，击中氚-海3芯块，致使它们熔合并释放强大能量。戴德拉斯需要近300块这样的芯块在超过两年的时间中不间断地释放能量，太空船将重达五万五千吨，其中绝大部分是燃料。 这个重量对宇宙飞船来说未免太大，但又一种先进技术能解决这个问题，即在星际旅行过程中开采氢燃料。氚，或说重氢在地球上储量丰富，尤其是在海水里。但氦3则是更为罕见的同位素，它存在于太阳系的月球上，在木星和土星上的含量更为丰富。
科学家们提议在穿越物资匮乏的空间时，使用巨型集氢器来开采氦3。试想下，如果你有一艘核聚能太空船，进入另一个恒星系统时，可以利用那颗星球上的氢来补充燃料。设备齐全的聚合能天空船因而可以避免负载巨大的重量，并以一定速度在适当的时间段内进行近恒星探测。核聚变太空船的最大速度为每秒4.7万公里，到达半人马座阿尔法星时间为35年。
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