Το διαστρικό διαστημικό σκάφος ή διαστημόπλοιο ικανό να κάνει ταξίδια μεταξύ ηλιακών συστημάτων, θα πρέπει να είναι πολύ πιο προηγμένο από το διαπλανητικό σκάφος που έχει ήδη κατασκευάσει η ανθρωπότητα. Ενώ η απόσταση μεταξύ των πλανητών σε αυτό το ηλιακό σύστημα μπορεί να μετρηθεί σε λεπτά φωτός ή σε ώρες φωτός, οι αποστάσεις μεταξύ των αστρικών συστημάτων είναι συνήθως δεκάδες έτη φωτός. Επειδή τα ηλιακά συστήματα είναι τόσο μικρά σε σχέση με τις τεράστιες εκτάσεις του κενού διαστήματος που είναι ενσωματωμένες μέσα, τα συστήματα πλοήγησης και πρόωσης υψηλής ακρίβειας θα είναι απαραίτητα για ένα διαστρικό διαστημόπλοιο για να φτάσει στο στόχο του με επιτυχία.
Ένα πλεονέκτημα του διαστρικού ταξιδιού είναι το σχεδόν κενό του διαστήματος. Μόλις κάνετε ένα αντικείμενο να κινηθεί, υπάρχει μικρή αντίσταση για να το επιβραδύνετε. Ωστόσο, με τη σύγχρονη τεχνολογία χημικών πυραύλων, η επιτάχυνση οποιουδήποτε αντικειμένου σε ταχύτητα μεγαλύτερη από πολλά χιλιοστά της ταχύτητας του φωτός θα ήταν εξαιρετικά δύσκολη. Για να κατασκευαστεί ένα διαστρικό διαστημόπλοιο, έχει αναγνωριστεί ότι οι χημικοί πύραυλοι στερεών καυσίμων θα είναι ανεπαρκείς και ότι πρέπει να επινοηθούν νέες μέθοδοι πρόωσης.
Το άλλο σημαντικό τεχνικό εμπόδιο στη δημιουργία ενός διαστρικού διαστημικού σκάφους είναι η διασφάλιση ότι οι επιβάτες του παραμένουν άνετα και ψυχολογικά σε φόρμα καθ’ όλη τη διάρκεια του ταξιδιού, το οποίο θα μπορούσε να διαρκέσει εκατοντάδες ή χιλιάδες χρόνια. Ένα διαστρικό διαστημόπλοιο πιθανότατα θα έπρεπε να χρησιμεύσει ως μια αυτόνομη διαστημική αποικία, ίσως να στεγάζει γενιές ατόμων και τα μέσα για την επιβίωση και την ευημερία τους. Οι προτεινόμενες εναλλακτικές περιλαμβάνουν αναρτημένα συστήματα animation ή ανθρώπους γενετικά κατασκευασμένους για να ζουν περισσότερο, να τρώνε λιγότερο ή να είναι ανθεκτικοί στην πλήξη.
Μία από τις πρώτες συγκεκριμένες προτάσεις για ένα διαστρικό διαστημόπλοιο προέρχεται από το Project Orion, το οποίο γεννήθηκε το 1958 στο General Atomics στο Σαν Ντιέγκο. Το έργο, που πιστεύεται από αρκετούς ατομικούς επιστήμονες ότι είναι πρακτικό με τη σημερινή τεχνολογία, περιλαμβάνει ένα πλοίο εξοπλισμένο με ένα τεράστιο αμορτισέρ, το οποίο προωθείται προς τα εμπρός από τις εκρήξεις των θερμοπυρηνικών βομβών που εκτοξεύτηκαν από το πίσω μέρος του σκάφους. Οι βόμβες θα εξάτμισαν μέρος της πλάκας έκρηξης (κάποια μορφή πλαστικού κρίθηκε ότι ήταν βέλτιστη), η οποία θα χρησίμευε ως προωθητικό για την παροχή ώθησης. Πολλοί δεκάδες επιστήμονες και μηχανικοί ήταν σοβαροί για την κατασκευή ενός διαστημικού σκάφους Orion στη δεκαετία του ’60 και τη χρήση του για να κάνουν ταξίδια γύρω από το ηλιακό σύστημα στις δεκαετίες του ’70 και του ’80, αλλά το έργο τέθηκε στο ράφι λόγω της πολιτικής ευαισθησίας των πυρηνικών όπλων.
Μια άλλη, πιο προηγμένη μορφή προτεινόμενου διαστρικού διαστημικού σκάφους είναι το Bussard ramjet. Αυτό το ramjet θα αποτελείται από μια γιγάντια σέσουλα στο μπροστινό μέρος του σκάφους, σχεδιασμένη να προσλαμβάνει διαστρικό υδρογόνο πολύ με τον τρόπο που ένας κινητήρας αεριωθουμένων προσλαμβάνει αέρα. Οι πυρήνες του υδρογόνου θα συντήκονταν σε αντιδράσεις πρωτονίου-πρωτονίου, παρέχοντας ενέργεια για ώθηση. Αν και η ποσότητα του υδρογόνου που επιπλέει ελεύθερα στους διαστρικούς χώρους είναι διάχυτη, πολύ υδρογόνο θα μπορούσε να συλλεχθεί εάν το σκάφος κινούνταν κοντά στην ταχύτητα του φωτός, όπως απαιτεί ο σχεδιασμός του. Έχει υπολογιστεί ότι ένα τέτοιο πλοίο μπορεί να κινηθεί με περίπου 16% της ταχύτητας του φωτός.
Ένα άλλο προτεινόμενο διαστημόπλοιο είναι το ηλιακό πανί. Επειδή ακόμη και το ηλιακό φως ασκεί κάποια πίεση στις επιφάνειες, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να ωθήσει ένα ωφέλιμο φορτίο συνδεδεμένο σε ένα γιγάντιο ηλιακό πανί. Ένα τέτοιο πανί θα έπρεπε να έχει πολλά χιλιόμετρα πλάτος, αλλά ίσως μόνο μερικά άτομα πάχος, ανάλογα με το υλικό που χρησιμοποιείται. Το γραφένιο, μια ιδιαίτερα ισχυρή και λεπτή διάταξη ατόμων άνθρακα, μπορεί να είναι ένας πιθανός υποψήφιος. Τυλίγοντας σφιχτά, ένα ωφέλιμο φορτίο που αποτελείται από μόνο μερικές εκατοντάδες τόνους μπορεί να είναι αρκετό για να αναπτύξει ένα ηλιακό πανί ικανό να επιταχύνει ένα ωφέλιμο φορτίο σε ένα σημαντικό κλάσμα της ταχύτητας του φωτός. Το μόνο πρόβλημα είναι η επιβράδυνση μόλις φτάσετε στο αστρικό σύστημα στόχο σας, μια εργασία που μπορεί να ανατεθεί σε πυρηνικούς ρετρό πυραύλους.
Πολλοί άλλοι τύποι διαστρικών διαστημικών σκαφών έχουν εξεταστεί, τόσο σε σοβαρό πλαίσιο όσο και σε επιστημονική φαντασία. Τα διαστημόπλοια που χρησιμοποιούν σκουληκότρυπες ή την «κάμψη» του χωροχρόνου συζητούνται ευρέως, αν και τέτοιου είδους σχέδια απαιτούν συνήθως είτε εκπληκτικές ποσότητες ενέργειας (περίπου με τη σειρά που απελευθερώνει ο ήλιος σε λίγα λεπτά) είτε τη χρήση αρνητικής ύλης, μια εξωτική μορφή ύλης που μπορεί να υπάρχει ή να μην υπάρχει στην πραγματικότητα. Η δημιουργία πλοίων που χρησιμοποιούν πραγματικά προωθητικά για την παροχή ώσης είναι πολύ πιο ρεαλιστική, αν και η δημιουργία τους είναι πιθανώς δεκαετίες μακριά, δεδομένης της τρέχουσας τεχνολογίας μας. Λαμβάνοντας υπόψη τις πραγματικά ριζικές συνέπειες του διαστρικού ταξιδιού και του αποικισμού, μερικές δεκαετίες δεν φαίνονται πολύς χρόνος για να περιμένουμε.