20世紀50年代末，美國科學家搞了個火星探測的研究性計劃，即“獵戶星座計劃”。為此設計的“奧利安”號無人飛船，設想用間隔的核爆炸所產生的沖擊波來推動。後來，科學家們又對“奧利安”號的設計進行了改進，使它成為載人恒星際航行飛船，飛向天狼星或別的恒星。巨大的飛船可裝載幾百名男女宇航員和他們的後代，以及維持他們的生活和工作的壹切物品。飛船的核脈沖推進裝置，采用小型氫彈爆炸產生動力。壹顆氫彈的爆炸威力，相當於1000噸黃色炸藥，每隔3或10秒鐘爆炸壹顆。10天之內可使飛船加速到1萬千米的速度，由於速度效應，280年可以到達天狼星附近。
英國星際航行協會1973年1月，成立以阿蘭·邦德為首的科學家小組，他們在“代達羅斯”研究性計劃中，設計了“代達羅斯”號自動飛船，用來飛往離地球6光年的巴納德星。由兩級組成的飛船，均采用核脈沖推進。飛船總長200米，初始質量5．4萬噸，其中兩級的核燃料分別為4．6萬噸和4000噸。
用氫的同位素氖和氦的同位素氦-3作燃料，讓它們在-270℃的低溫下混合，並制成直徑為2至4厘米的小球。動力裝置工作時，將壹顆燃料小球射入發動機燃燒室。同時，幾十個電子束發生器發出高能電子束，壹齊轟擊核燃料小球，使溫度升至上千萬度，氖和氦-3發生核聚變反應產生巨大的能量，推動飛船前進。如果每秒鐘燃燒250顆小球，即核脈沖率達250次每秒，則推力可近似於連續。
第壹級工作205年後與第二級分離。第二級接著工作1．76年，使飛船速度達到3．6萬千米每秒。由於速度效應，大約50多年可飛到巴納德星。在接近巴納德星的前幾年，放出探測器，對巴納德星、它的行星及其衛星進行探測。從飛船發射時算起，大約60年後可收到“代達羅斯”號飛船的探測信息。
20世紀80年代初，弗裏曼·迪森提出用微波帆來推動宇宙飛船。1984年，羅伯特·福瓦特以此設計了“星束”號宇宙飛船，它有壹張直徑達14米的圓形網帆，它由極細的鋁絲織成，重量只有20克。在網帆上有10萬億個鋁絲交叉點，每個交叉點就是壹個微電子線路，它們既是計算機的元件，又可感光，具有微型針孔照相機的功能。
壹座圍繞地球運行的太陽能衛星電站，將電能轉變為微波。在衛星與“星束”號飛船之間，設壹面菲涅耳透鏡，將衛星發來的微波，聚焦到飛船的帆上，開啟10萬億個微電子線路，調節網帆的導電率，使帆對微波束的反射能量達到最大值，作用在網帆上的微波束的光子壓力，使飛船加速。通過科學計算表明，20千兆瓦的微波束，可使飛船獲得155克的加速度值，在六七天內達到1／5的光速，即6萬千米每秒。由於速度效應，約20年可到達比鄰星。如微波束加速的時間延長，則到達的時間還可縮短。
在飛行過程中，飛船上的超大規模集成塊會自動使用網帆中的導線，作為微波天線去收集微波束的能量，然後像人眼視網膜上的光感受器壹樣，自動分析目標星的光譜信息，並以25張每秒的速度拍照，再通過網帆作定向天線，將探測到的信息發回地球。
激光動力飛船由於太陽能衛星電站的電能，既可以變成微波束也可以變成激光束，而且激光束比微波束發散性更小。為此，羅伯特·福瓦特於20世紀80年代末以激光束代替微波束，設計了“星集”號飛船。它由3個同軸環組成，外層為加速級，直徑1000千米，中間為交會級，直徑320千米，內層為返回級，直徑100千米。飛船上的帆用鋁膜制成，膜厚16毫微米，直徑3．6千米，重約五噸。將激光束聚焦到帆上的菲涅耳透鏡，直徑1000千米，設在土星和天王星之間繞太陽飛行的軌道上。鋁膜薄帆能反射82%的光能，讓4．5%的光透過，吸收13．5%。計算表明，65千兆瓦的激光束，可使飛船獲得4%的地球重力加速度值，連續加速3年，飛船可達到11%的光速，約40年可到達比鄰星。
如果將激光的功率增大到43000×1012瓦，那麽則可使飛船以l／3克加速，16年飛行0．4光年的距離，速度達到50%的光速。由於速度效應，20年可到達距我們10．8光年的EE星系。在離EE星0．4光年距離時，外層移位，將激光束反射到交會級上，由於作用方向相反，經1．6年減速，就可以較低速度在某顆行星上著陸，或低速飛行進行考察。全部航行時間23．2年。如果飛船在那裏探測5年，然後將返回級分離出來，交會級將反射面朝向太陽系，飛船就會加速返回地球，來回時間為51年。
光子火箭推進20世紀50年代初桑格爾設想的由光子火箭推動的宇宙飛船，分三部分。最前面是供宇航員工作和生活的座艙。中間部分是燃料貯箱。最後面是動力部分，它的主要部件是巨大的凹面反射鏡，面積達幾十平方米。光子發生器在反射鏡的焦點上，推動飛船高速前進。
那麽，光子從哪裏來呢？物質是由原子構成的，原子是由質子、中子組成的原子核和核外電子構成的，不同物質只是質子、中子和電子的數目不同，如氫原子核為壹個質子，核外壹個電子；氦核為兩個質子、兩個中子，核外兩個電子等等。質子、中子和電子等粒子，統稱為亞原子粒子。三四十年代，科學家發現，每壹種亞原子粒子都有與它對應的反粒子存在，如反質子、反中子和反電子等等。正粒子組成正物質，就是我們日常接觸的各種物質，反粒子組成反物質。不過，迄今在宇宙中沒有找到天然的反物質，只能在高能核物理實驗室制造出幾種粒子。
科學家們相信在宇宙大爆炸初期，由能量創造物質時，正物質與反物質是成對出現的。與此過程相反，正物質與反物質相遇時，會雙雙消失（科學上叫湮滅）放出光子，同時放出鎖閉在物質中的能量。桑格爾的光子火箭，設想用質子和反質子即氫與反氫湮滅來產生光子。