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太阳帆可以捕捉太阳风，或者更确切地说，是捕捉来自太阳光光子的压力。JAXA第一个在星际空间证明了这一技术。它在2010年将“太阳帆行星际飞船”（Interplanetary Kite-craft Accelerated by Radiation of the Sun，IKAROS，伊卡洛斯号）送到了金星。这面太阳帆长14米、宽14米，只有几微米厚，就把这艘重315千克的飞船推进到了1440千米/小时或0.4千米/秒的最高速度。虽然这比离子推进器的速度要慢得多，但潜力仍然很大。注意，IKAROS是在逆“风”航行。2019年，通过众筹筹得的资金，行星协会（Planetary Society）成功发射并展开了太阳帆，证明飞船在不使用燃料的情况下可以在太阳系移动。
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从理论上来说，太阳帆只要离太阳足够近，在水星轨道以内，就可以捕捉到足够的微风，使其以400千米/秒的速度飞行，也就是0.1%的光速。[30] 这个速度非常快，仅用2年左右的时间就能到达冥王星。如果我们用激光束推动带帆的航天器，它可以飞得更快。“突破摄星”（Breakthrough Starshot initiative）是一个向4光年外的半人马座α星发射1000部微型太空探测器的项目。在地球上用强大的激光推动这些只有几厘米大小的探测器，并将它们加速到15%～20%的光速。这项聪明计划的一个问题是，当探测器到达半人马座α星时，如何减慢探测器的速度。降落伞在太空中不起作用。
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可能的和不可能的推进
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人类可以梦想。1996～2002年，NASA“突破推进物理项目”（Breakthrough Propulsion Physics，BPP）的工作人员就是这样一直怀揣着梦想，直到该项目被取消。他们做了一些数学和物理学方面的尝试，但大部分只是梦想。其中研究的一个概念是《星际迷航》中的曲速引擎（warp drive）。这不是那种普遍认为的比光速还快的旅行。相反，曲速引擎可以使空间弯曲——将空间挤压在一起——让你通过在波峰上跳跃来跨越很远的距离，而不是沿着每个波浪上上下下。
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你没有错过新闻发布会：曲速引擎没有成功。曲速引擎及其时髦的孪生兄弟虫洞，就概念来说都是可行的，因为它们不违反已知的物理定律。然而，扭曲空间所需的能量远远超过我们所能产生的能量，除非我们学会利用黑洞的能量。
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反物质燃料是有可能的。今天，我们已经可以在粒子加速器中制造反物质，尽管很难长时间储存。我们生产的数量实际上只是几个反质子，不到十亿分之一克。反物质是指带有相反电荷的相同粒子。反电子——称为正电子——带有正电荷，与一个电子的负电荷相反。一个反质子带有一个负电荷。它们非常不稳定，当反物质遇到普通物质时，粒子就会湮灭，不会留下任何灰烬——按照公式E=mc2 ，物质全部转化为能量。化学能的效率大约是1%，留下了大量灰烬。核能的效率约为10%。物质—反物质湮灭的效率是100%。所有这一切都是在说，如果能够利用反物质的能量（并非完全不可能），我们就会有一种燃料来推动我们以超过光速40%的速度前进。在这一点上，我们要担心的是移动得太快，因为以这样的速度在宇宙碎片中穿梭会侵蚀船体，就跟汽车挡风玻璃上的虫子一样，没什么好处……
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离现实更近的是核裂变和核聚变发动机。核燃料现在已经开始在太空中使用。NASA在“旅行者1号”和“旅行者2号”上安装了放射性同位素温差发电机（RTG），这两枚探测器目前正在离开太阳系。钚衰变产生的热量可以发电。RTG已经用于多枚探测器，比如“好奇号”火星车。然而，太空中的核裂变一直是一项挑战。NASA的“核发动机运载火箭应用”项目（Nuclear Engine for Rocket Vehicle Application，NERVA）在20世纪50年代和60年代运行了20年。这种以核裂变为动力的火箭，原计划在20世纪80年代将人类送上火星，但事实证明，进一步研发成本太高。该项目在20世纪80年代后期以“森林之风计划”（Project Timberwind）的形式重生，由战略防御计划（“星球大战”）资助。过去和现在的问题都是核燃料的安全性，特别是航天器从地球发射的过程中。如果火箭爆炸，那么大片土地将被有毒的核燃料所覆盖；如果一个国家的火箭在另一个国家爆炸，那将是一场人类的噩梦。尽管如此，核发动机技术还是相当先进的。因此，如果在没有生命的月球上用本地制造的核燃料发射核裂变火箭，绕过安全顾虑，是可行的。
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如果我们掌握了核聚变技术，从月球上用当地氦-3资源提供的动力发射大型航天器的可能性就更大。与化学燃料相比，核燃料不仅能提供更多的能量，而且燃烧效率更高。这意味着我们可以使用核燃料以更小的燃料—货物比让航天器飞得更快、更远。脉冲核聚变一次只使用少量的核聚变燃料，就能产生一系列推力，可以将航天器的速度推进到光速的10%。
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预测
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在月球和火星上建立科学基地后，搭乘在太空中组装的由太阳帆和离子推进器提供动力的大型飞船，人类将在21世纪末造访金星上空以及木星的卫星；21世纪末，机器人任务将在外太阳系至少一颗卫星上发现生命；22世纪初，人类将乘坐速度极快的核动力宇宙飞船去土卫六探险；到22世纪末，科学技术取得的进步已经允许人类在整个太阳系进行科学探索。但除天王星以外，仍然没有商业活动或居住的需要。因为天王星这个冰巨星足以提供内太阳系需要的所有资源；23世纪末，第一批人类将离开地球，前往距离最近、适宜居住的恒星系；几千年后，这些点才会连接起来，星际旅行和商业才会成为常态。
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[1] Stephen Maran，Astronomy for Dummies ，4th ed.，（Hoboken，NJ：John Wiley & Sons，2017），121-122.
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[2] 50千米海拔是一个折中考虑，在海拔稍微高一些的地方虽然温度较低，但气压也低得多。
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[3] Geoffrey A.Landis et al.，“Atmospheric Flight on Venus，”40th Aerospace Sciences Meeting and Exhibit，American Institute of Aeronautics and Astronautics，Reno，Nevada，January 14-17，2002，NASA/TM—2002-211467，https：//www.researchgate.net/publication/24286050_Atmospheric_Flight_on_Venus.
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[4] Paul Birch，“Terraforming Venus Quickly，” Journalof the British Interplanetary Society 44（1991）：157-167.
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[5] Mark Bullock and David H.Grinspoon，“The Stability of Climate on Venus，” Journal of Geophysical Research 101（1996）：7521-7529，doi：10.1029/95JE03862.
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[6] 英国歌手罗伊·哈珀（Roy Harper）有一首优美歌曲是关于这种飞行体验的，名字叫作《十二小时的日落》（Twelve Hours of Sunset ）。
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[7] 如果发生故障，你就会变成烧烤或者冰块。
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[8] 未来学家说，在轨道环上生活，在木星上开采氢来推动聚变经济。这些都很吸引人而且可行，但都是几个世纪以后的事情。
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[9] Robert Zubrin，The Case for Space：How the Revolution in Spaceflight Opens Up a Future of Limitless Possibility （New York：Prometheus Books，2019），166.
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[10] Zubrin，Case for Space ，166.
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[11] John M.Wahr et al.，“Tides on Europa，and the Thickness of Europa’s Icy Shell，” Journal of Geophysical Research 111（2006）：12005-12014，doi：10.1029/2006JE002729.
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[12] Zubrin，Case for Space ，166.
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[13] Zubrin，Case for Space ，166.
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[14] Christopher McKay et al.，“The Possible Origin and Persistence of Life on Enceladus and Detection of Biomarkers in the Plume，” Astrobiology 8（2008）：909-919，doi：10.1089/ast.2008.0265.
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[15] J.Hunter Waite et al.，“Cassini Finds Molecular Hydrogen in the Enceladus Plume：Evidence for Hydrothermal Processes，” Science 356（2017）：155-159，doi：10.1126/science.aai8703.
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