מסע בין-כוכבי

אנרגיה

על מנת להגיע בפרק זמן סביר לכוכבים הקרובים ביותר לכדור הארץ צריך לנוע במהירויות גבוהות מאוד. השינוי באנרגיה הדרוש להאצה למהירויות כאלו הוא עצום: מדובר למעשה בפי 100 מתפוקת האנרגיה של כל העולם כיום בשנה עבור חללית בגודל סביר. זוהי כמות אנרגיה הגבוהה פי אלפים מזו שיכולות חלליות לספק כיום.

התווך הבין־כוכבי

יש ללמוד על התווך בין־כוכבי, מאחר שהוא סביבה לא מוכרת שעלולה להסב נזק לחללית בעת מפגש וחיכוך עם אבק וגז, בגלל המהירות היחסית לגופים הנעים בחלל והאנרגיה המושקעת בתנועה בחלל. מספר אמצעים להגנה על חלליות כבר נחקרו, שכן הם רלוונטיים גם עבור משימות קיימות, וגם הוצעו מערכות הגנה מפני אבק בין כוכבי. עם זאת, עצמים גלויים לעין (אף על פי שהם נדירים בתווך הבין־כוכבי) עלולים להסב הרס לחללית, כמו גם שדה מגנטי. סביבה זו עדיין לא מוכרת.

ניווט

ניווט אסטרונומי מתייחס למיקום גרמי השמיים לעומת כדור הארץ, אולם במרחק רב מכדור הארץ לא יהיה ניתן לצור קשר באופן שוטף לשם כך ולכן יהיה צורך לצייד את המשימה בכלי עזר נוספים כדי לקבוע את המיקום המדויק שיכוון לעבר היעד.

גשושיות זעירות

ישנו רעיון גשושיות זעירות אשר מסוגלות לנוע במהירות שהיא חמישית ממהירות האור. קרני לייזר מכדור הארץ יכוונו מפרש שמש אשר יאיצו את הגשושיות למהירות הרצויה ובכך יגיעו הן לאלפא קנטאורי בתוך 20 שנים. פרויקט נוסף של אוניברסיטת מישיגן עובד על חלקיקים זעירים אשר יהיו מסוגלים לתת דחיפה אל קרוב למהירות האור, שכן לפי תורת היחסות הפרטית לא ניתן לעבור את מהירות האור.

ספינת דורות

הרעיון הוא שיאיישו את החללית בני אדם שיתחזקו את החללית ויעסקו במשימות יומיות תוך שהם מגדלים דורות של צאצאים. בחלק מהרעיונות העתיקים יותר, הספינה דומה עקרונית ל"תיבת נח" (כפרפרזה לסיפור התנ"כי) מאחר שמעבר לבני אדם יצטרכו להיות בה גם מספר מינים של צמחים ואולי גם של בעלי חיים. אפילו בהנחה שכל הדורות שיגודלו על הספינה ויחונכו באותה סביבה טכנולוגית בלי שום בעיה, יש לרעיון זה קושי רב מאחר שהוא מביא איתו הומוגניות ב־DNA ודבר זה יוצר מקרים של פיגור שכלי ומחלות גנטיות. יתרה מכך, גם עצם ההתרבות בחלל בכל שלביה נתונה בספק בגלל חוסר הכבידה, הקרינה והעדר מחזוריות של יום ולילה.
כדי להימנע מכך יהיה צורך להטיס מלכתחילה כמות של כמה מאות אנשים ממגוון מטענים גנטיים, מה שיוסיף כובד לספינת הדורות ויאט את קצבה, או לחלופין, הארכת תוחלת החיים אפילו עד כדי חיי נצח.

עירנות מושהית

מדענים וכותבים שונים מניחים שקיימות שיטות להכניס בני אדם באופן מכוון לעירנות מושהית (Suspended animation). מצב זה מתאפשר באמצעות תרדמת חורף, כמו אצל יונקים מסוימים (רק לתקופה ארוכה הרבה יותר), או באמצעות קריוניקה שתשמר את בני האדם עד לקרבתם ליעד. נכון לשנת 2014 כבר נעשו ניסויים בהקפאת בני אדם ושימורם בדרך זו.

ספינת עוברים

חללית רובוטית נושאת כמות של עוברים בשלביהם המוקדמים במצב של הקפאה, כאשר תגיע החללית ליעד העוברים יופשרו ויתפתחו בתוך רחם מלאכותי. באופן זה תיווצר מושבת חלל בידי האנשים שיווצרו בתוך החללית. רעיון זה לוקה מאוד מבחינה מוסרית, שכן בשם האנושות כביכול נשלחים עוברים לגדול בעצמם ללא הכוונה הורית ובשם רעיון שלא יהיה למין האנושי בכדור הארץ שום תועלת ממנו ככל הנראה.

דילוג בין "איים" בתווך הבין־כוכבי

החלל אינו ריק לחלוטין - בקצה מערכת השמש של את עננת אורט וייתכן שטכנולוגיות עתידיות תצלחנה לזהות כוכבי לכת תועים. באופן תאורטי בשלב זה, אפשר באלה להקים תחנות שיעזרו להשלים את המסע הארוך בדילוגים שיחסכו קושי של טיסה ארוכה. כמו כן, באותן תחנות יוכלו להפיק אנרגיה ובכך לתדלק את המשימות - דבר זה ייתן מענה מסוים לאתגר האנרגיה שצריכה להיות מופקת במסע כזה.
במסגרת פרדוקס פרמי הועלתה הסברה שכך תרבויות של חוצנים אמורים לעשות, אולם בפועל זה לא קרה לפי הפרדוקס.

התרחבות זמן

מקובל לחשוב שלא ניתן לטוס וגם לחזור במרחק של מעבר ל־20 שנות אור, מתוך הנחה שטייס חלל כשיר למשימה רק בגילאים 20–60 ומתוך ההבנה המדעית שלא ניתן להשיג את מהירות האור. עם זאת, הנחה זו אינה עולה בקנה אחד עם תופעת התרחבות הזמן מאחר שעל חללית שתאיץ למהירות הקרובה למהירות האור תחול אחת המשוואות של תורת היחסות הפרטית, לפיה ככל שנעים מהר יותר כך הזמן עובר לאט יותר. במלים אחרות, אם יתאפשר לאדם לנוע במהירות גבוהה ביותר תהיה אפשרות שיחזור לכדור הארץ בגיל הרבה יותר מוקדם מאשר האנשים שנולדו איתו באותה שנה ונשארו בכדור הארץ.

מסע בין גלקסיות

כאמור, אפילו מסע למערכות כוכבים המרוחקות שנות אור בודדות צפוי לארוך זמן רב בשימוש בטכנולוגיות הקיימות נכון לתחילת המאה ה־21, עד כדי כך שמסעות מעין אלו לא ייתכנו כלכלית, מחקרית או מעשית. לא כל שכן כשמדובר במסע לגלקסיה אחרת, אז המרחקים הם עצומים בקנה מידה הרבה יותר גדול - בעוד שכוכבים שכנים הם במרחק שנות אור בודדות, הרי שהמרחק לשכנות הקרובות ביותר של שביל החלב הוא בין מאות אלפים למיליוני שנות אור. משמעות הדבר היא שאם תנוע החללית במהירות האור (שהיא המקסימלית מאחר שלא ניתן לעבור אותה, כאמור) המסע לגלקסיה שכנה ייקח לכל הפחות מאות אלפי שנים.
לשם הבנת הממדים, אפילו הגלקסיה הננסית (לוויינית לשביל החלב) הכי קרובה, גלקסיה ננסית בקבוצת הכלב (Canis Major Overdensity), נמצאת במרחק של 42,000 שנות אור ממרכז גלקסיית שביל החלב - פי 10,000 מהמרחק לכוכב הקרוב ביותר; הגלקסיה הקרובה ביותר, אנדרומדה, נמצאת בזמננו במרחק של 2.5 מיליון שנות אור.
בהתאם לכך, מסע שכזה הוא בגדר רעיון היפותטי ורחוק מכל יכולת של האנושות לתכנן וקל וחומר להוציא אל הפועל. במלים אחרות, ההתייחסות למסע שכזה נמצאת, נכון לתחילת המאה ה־21, אך ורק במחוזות המדע הבדיוני - אלה משתמשים במושגים כמו חור תולעת כיישום מעשי לקיצור מרחקים בין גלקסיות, כמו בסדרה "מסע בין כוכבים" למשל, ואף כמעבר ליקום מקביל. עם זאת, מבחינה מדעית אין שום דבר שפוסל את הרעיון מלהיות ישים], השאלה היא של תועלת ותמורה להשקעה. מכיוון שמדובר במשימה כה ארוכה מוטל ספק רב אם תהייה בה תרומה למחקר המדעי או לאיזושהי מטרה אחרת.

ביקורת וספקנות

הספקנות טוענת כי כמות האנרגיה הדרושה למשימה שכזו היא עצומה וקשה להשגה. מעריכים שכמות האנרגיה הדרושה למשימה זו היא פי 100 מכמות האנרגיה המופקת בעולם כולו במשך שנה. טענה נוספת מתייחסת לערכו המדעי לצורכי מחקר בתחום האסטרונומיה, ישנו כבר מחקר מעמיק לחיפוש אחר כוכבי לכת דמויי ארץ וטוענים שאין תרומה לידע בתחום הזה במסגרת הזמן שמתאפשר למשימה כזו להתבצע.