星際航行是有人或無人駕駛在星際之間旅行，通過恒星飛船實現星際航行通過出現在科幻小說中，由於距離非常遙遠，星際旅行要比太陽系間旅行更難以實現。可以想像壹下，如果能夠設計出星際航行器，人們可在很短的時間內旅行到另壹個遙遠世界，發現新的地平線，並在外太空拓展新的殖民地。這將如何實現呢？目前，美國宇航局突破推進力物理學計劃(Breakthrough Propulsion Physics Project)明確指出星際旅行成為可能所必須的兩項技術突破：盡可能添加達到最大推進力速度的方法；新型艦載能量生產以驅動星際航行器上的裝置。
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，而恒星際航行尚處於 探索 階段。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。
基本簡介
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（半人旅行者號探測器馬座比鄰星）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範圍約為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。
探索 發展
不載人行星際航行已經實現，而恒星際航行尚處於 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60億公裏。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光年等於9.46 1012公裏）,約合40萬億公裏,相當於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範圍約為 100億光年。用現代火箭技術所能達到的速度 （20公裏/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。
現狀
現階段航天中使用的化學火箭發動機、核火箭發動機和電火箭發動機的噴氣速度只有光速的幾萬分之壹。設想中的有可能用於未來恒星際航行的推進系統的有：
①脈動式核聚變發動機：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，使其向壹定方向噴射，產生反作用推力。逐個點燃“微型氫彈”可獲得脈動式的持續推力。
②星際沖壓式發動機：在恒星際航天器前面裝壹個巨大的收集器，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裏。有人設想在航天器前面造成壹個大範圍的人工磁場，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。 根據愛因斯坦狹義相對論，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壹。這樣壹來就有可能在人的壽命期限內完成壹次往返遙遠恒星天體的恒星際航行。