在人类探索宇宙的征程中，太空推进技术始终是关键一环。近年来，一系列突破性进展让人们看到，曾经只存在于科幻想象中的星际旅行，正逐渐从概念走向现实，部分关键技术已取得实质性成果。
传统化学火箭虽开启了太空时代，但其局限性也日益凸显。相比之下，电推进技术展现出独特优势。以NASA的“灵神星”号探测器为例，它采用太阳能电推进系统，于2023年10月13日发射，预计2029年8月抵达富含金属的小行星目的地。2026年5月15日，“灵神星”号借助火星引力进行弹弓式加速，从火星表面上方约4609公里处掠过，速度提升约1600公里每小时，轨道平面调整约1度。电推进的特点在于持续加速，虽推力不大，但推进剂消耗量比化学火箭少90%，最终能将航天器加速至每小时约20万公里。不过，即便如此，人类前往火星的速度仍不够理想。
为突破电推进的局限，NASA不断探索更高功率的推进技术。2026年2月24日，喷气推进实验室的工程师在专门测试兆瓦级金属蒸气推进器的真空舱内，对一台锂基磁等离子体动力推进器进行了五次点火测试。这台推进器与“灵神星”号上的霍尔推进器原理不同，它依靠大电流和磁场相互作用，将锂等离子体高速推出。测试中，推进器中间的钨电极温度高达2800多摄氏度，功率达到120千瓦。NASA计划在未来几年将单个推进器功率提升至500千瓦甚至1兆瓦，局长贾里德·艾萨克曼表示，这一测试标志着美国在载人火星任务上迈出重要一步。
然而，功率提升带来新挑战——在太空深处，如何获取兆瓦级电力？在地球附近轨道，大面积太阳能电池板尚可应对，但离太阳越远，光照越弱，到达木星时，太阳能功率仅剩4%。为此，工程师们将目光投向核反应堆，试图将电推进的高效率与核能不受距离限制的优势相结合。
核能在太空推进领域主要有两条路径。一是核热推进，反应堆通过裂变产生热量，将液态氢加热成高温高压气体后喷出产生推力。NASA估算，这种方式推进剂利用效率比化学推进高一倍。2026年1月，马歇尔太空飞行中心的工程师公布了一台全尺寸核反应堆原型的地面测试结果，这是上世纪60年代以来首次对类似飞行反应堆的工程开发单元进行测试。工程师们进行了100多次冷流测试，验证了氢气在反应堆内的流动和控制稳定性。通用原子电磁系统公司也在马歇尔中心进行了核热推进燃料的高温测试，燃料在2600开尔文的热氢气流中经受住六个热循环。
另一条路径是核电推进，反应堆仅负责发电，电力用于驱动等离子体推进器。这正是NASA空间核推进项目的核心方向——研发兆瓦级核电力推进系统，以支持载人火星任务。2026年3月，NASA在“点火”活动上宣布了“SR-1 Freedom”核动力航天器概念，计划2028年底发射，执行“Skyfall”火星任务，这将是人类首个使用核电推进的星际飞行器。
在核能之外，聚变推进被视为更具潜力的未来方向。聚变与太阳发光发热原理相同，通过将轻原子核聚合释放能量。NASA通过“创新先进概念”项目资助了聚变推进研究。理论上，聚变推进系统能产生超高温等离子体，并以极高速度喷出。NASA评估认为，聚变推进可将火星往返时间从化学火箭的约500天压缩至30到90天。不过，目前紧凑型聚变航天器尚未问世，物理原理虽清晰，但工程实现仍面临挑战。
除了改进发动机技术，另一种思路是彻底改变推进方式——不将发动机带上天，而是利用地球上的能源推动飞行器。这种想法并非空想，日本“伊卡洛斯”号在2010年飞越金星时使用了太阳帆，行星学会的“光帆2号”在2019年完成轨道测试，NASA也在2024年4月发射了ACS3先进复合太阳帆系统进行技术验证。2026年7月，NASA通过“创新先进概念”项目选中加州大学洛杉矶分校Artur Davoyan提出的堆叠式太阳帆方案，其有效面积超过1万平方米，目标指向外太阳系和星际空间。
然而，仅靠阳光难以实现远距离星际旅行，因为光照强度随距离衰减。为此，研究人员提出用巨型激光器替代太阳。2016年，霍金和投资人尤里·米尔纳发起“突破摄星”计划，打算用地面激光阵列推动超轻光帆，将微型探测器加速至光速的约20%。按此速度，前往4光年外的半人马座阿尔法星仅需约20年，而旅行者号飞行相同距离需数万年。尽管该项目在2024年暂停以寻求更多支持，但相关研究仍在继续，2026年4月还有论文探讨向半人马座比邻星系统发射激光帆探测器群的科学价值。
第一艘星际航天器很可能并非庞然大物，而是像“突破摄星”设想的那样，是一个仅几克重的微芯片探测器，挂在超轻光帆后。加速过程短暂，随后是数十年的巡航。抵达目的地后，探测器将飞越目标星系，拍摄图像并传回地球。不过，这一方案面临诸多工程挑战：在20%光速下，微小星际尘埃可能造成严重破坏；光帆需承受极端激光功率而不变形；探测器需在数光年距离上精确导航；几克重的探测器还需将信号从4光年外传回地球。尽管困难重重，但这些问题均属于工程范畴，而非物理定律限制。
