按照現代宇宙學觀點，如果按照太陽引力範圍計算，那麼太陽系半徑達到一光年。目前的火箭發動機+引力拋射的航天器速度需要一萬多年才能飛到邊緣。下一代可能的航天發動機包括核動力、反物質和曲率引擎，後兩者還只是想象

就目前已經達到的科技水平來看，等離子發動機（也叫電推）是唯一可行的手段。

等離子發動機原理是透過電場加速等離子體，然後以極高的速度噴射出去。雖然等離子發動機的推力很小，但是比衝極高，可以長期的保持加速狀態（作為對比，土星五號每秒消耗一噸多的燃料，不可能維持持續加速）。

透過長期的加速飛船是有希望達到非常高的速度，但是需要很長時間。因此更適合無人飛船，如果要載人的話就要考慮人體冷凍等技術了。

打個比方，現代人類的航天水平就像古代的獨木舟，劃不了多遠。帆船還要等一千年以後才出現；蒸汽機兩千年以後才發明；內燃機還得再等二百年；核動力發動機還得再等一百年。路還長著呢，短時間內，人類只能在地球附近轉悠轉悠。

忽略了你的錯誤說法~化石燃料。按照你所說的燃料這個說法，地球上目前技術可能會達到的最大能量效率的可能只有核能了。核能這個東西獲得並不複雜，但是控制比較麻煩，因此需要巨型的裝置來維持核裂變反應。核聚變也是目前最高效率的能量獲得方式，但是還沒有重大的突破。對反物質的尋找是目前最為熱門的物理課題，據說反物質無處不在，但是在我們這樣一個穩定的物理空間裡想去追蹤顯然也是一個十分困難的，因為其隨時都在和正物質產生湮滅反應，我們這個穩定的世界也是這個湮滅的最終結果。因此儘管物理理論上可以無限接近這一事實，但是始終沒有直接的證據來證明其存在。這個課題搞到最後很可能又變成了先有雞還是先有蛋的哲學問題。除非我們能在有生之年觀測到能量巨大的天體在毀滅時的爆炸可能會產生這些令人難以思議的東西。

指望化石燃料實現星際旅行等同於痴人說夢，化石燃料需要氧氣助燃才能燃燒產生能量，真空的宇宙沒有氧氣如何點燃燃料作功飛行？普通人連超音速都難以承受何談突破地球引力每秒11.23公里第二宇宙速度和突破太陽引力每秒16.7公里的宇宙速度，而這種宇宙速度是血肉之軀的人類是永遠無法承受的。

美囯航天局在1977年發射了一艘重815克重的無人外太陽系空間探測器截止如今已飛行了211公里飛了42年依然沒有飛出太陽系，而旅行者飛行動力依靠放射性同位素溫差方式供電預計在2025年後電池壽命將近，探測器會與地球失去聯絡和動力飛行今後如同一顆流星在太空中漫遊，可想如果讓一個人孤獨地在狹窄的飛行艙內待上42年會不會瘋了，宇宙之大以光速每秒30萬公里再乘以光年之遙遠，是人類永遠無法突破的界限，因此想去星際旅行真如痴人說夢。

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首先非常感謝在這裡能為你解答這個問題，讓我帶領你們一起走進這個問題，現在讓我們一起探討一下。

就目前已經達到的科技水平來看，等離子發動機（也叫電推）是唯一可行的手段。

等離子發動機原理是透過電場加速等離子體，然後以極高的速度噴射出去。雖然等離子發動機的推力很小，但是比衝極高，可以長期的保持加速狀態（作為對比，土星五號每秒消耗一頓多的燃料，不可能維持持續加速）。

透過長期的加速飛船是有希望達到非常高的速度，但是需要很長時間。因此更適合無人飛船，如果要載人的話就要考慮人體冷凍等技術了。

在以上的分享關於這個問題的解答都是個人的意見與建議，我希望我分享的這個問題的解答能夠幫助到大家。

全面掌握聚變技術可能才有太空時代吧，理論上可以一直聚變到鐵之類的穩定粒子，採集隕石之類的星際物質，就可以獲得能量補充。

一張紙畫兩個點，這兩點之間最短距離是畫一條直線。但如果把這張紙對摺，讓兩個點重合之間距離接近零。空間可以彎曲，宇宙之大，我們想到哪裡就到哪裡，不在需要火箭飛船。

謝謝邀請。感覺真正的技術革新不是燃料的更新，是驅動原理的徹底變革。我們今天津津樂道的航天高科技，仍然是透過燃氣反作用力來推進，和二踢腳沒有本質的區別。而我們討論的仍然是反作用力的光帆、反物質、核動力推進，沒有什麼本質變化。真正的能星際旅行的技術肯定是驅動原理的變革，例如《星際迷航》提出的曲率驅動，《星際穿越》描述的蟲洞旅行和跨維度，甚至乾脆就是在多維宇宙、全息宇宙、平行宇宙等統一論前提下實現的乾脆沒有任何時空限制的跳躍。這才是真正的變革

理想方式是核動力，並且需要將工質推進改善為無工質推進，從而減少因為燃燒而消耗掉的燃料數量，儘可能提高單位體積燃料所能供能的時間。

目前星際旅行飛船採用的都是電推進方式，因為進入太空以後見沒有了阻力，那麼只需要一個很小加速度，持續推進，理論上也可以達到很高的速度。

化石燃料自然不能衝出太陽系，因為達不到第二宇宙速度，但是利用引力彈弓是可以完成的，所以並不是一定需要下一代燃料直接將飛船推到太陽系的逃逸速度。

理論上來講任何能源都含有能量，能量是不分類別的都可以推動火箭飛出地球，去探測月球、火星和太陽等，甚至也可以發射星際探測器飛出太陽系。現在一些農村燒火做飯還需要用木頭或者農作物的秸稈，這依然可以把水燒開把飯做熟，但燒一次水用的秸稈比較多，如果這個時候換成煤可能就需要幾塊。而等到用煤氣液化氣等效率就更高了。

長征五號是我國最新一代大推力運載火箭，未來可以實現三期探月工程、火星探測以及發射我國自己的空間站，本月末長征五號遙三火箭就會發射試驗，它捆綁有四個助推器，主要用的是採用液氧煤油發動機。而主火箭用的是液氫液氧發動機。化石燃料目前是人類主要的能源，它們都是地球幾十億年積攢下來的生物能源，屬於不可再生資源。同時對於化石能源的過量使用，也會釋放溫室氣體導致全球變暖。

目前人類利用能源的方式就是這最簡單的形式，某種意義上來說就是“燒”，主要是化學反應，能源利用效率並不高。現在太空探索之所以無法去到更遠的地方，就是無法攜帶足夠的能源，飛不到多遠探測器就只能慣性的飛行下去無法控制了。

未來人類要想進行星際航行飛出太陽系，那麼就需要尋找新的能源利用方式，目前最可靠的就是可控核聚變技術，現在一些核電站應用的是核裂變，對於核聚變的應用只是在武器上例如氫彈，並且還是不可控的。可控核聚變如果實現，那麼攜帶非常少的氦三資源就可以使用非常長的時間。太陽核心處就是氫核的聚變，而人類希望掌握的是氦三的聚變，這個過程去掉了核輻射這個危險的階段，如果用氦三作為資源利用那就是清潔的核燃料。

地球上氦三資源非常少，最多的地方就是我們的月球，這是世界上很多國家大力探索月球的根本原因之一，期望著未來建設月球基地，可以在月球上採礦供地球使用。因此說可控核聚變是人類能源利用方式的一次革新，也是比較貼近於現實的。而比較科幻的就是利用曲率驅動方式實現超光速，如果實現飛出太陽系就輕輕鬆鬆了，或者利用宇宙空間中時時刻刻都在出現和湮滅的正負粒子，未來也許可以利用它們獲得能量，但這也是科幻的想法。

太陽系的直徑以奧爾特云為邊界，大約是2光年，即使掌握了可控核聚變技術理論上可以大幅度增加飛船的速度，但光速就是不可跨越的鴻溝。即使飛出太陽系也要超過一年的時間，而帶到距離我們最近的恆星比鄰星也得需要五六年的時間，宇宙真的很空，對於生活在低速世界的我們宇宙太大了，或者說人類的壽命太短了。

可控核聚變技術還是值得期待的，發展到最後甚至可以實現鋼鐵俠中那個微型的核反應堆，那樣的世界很值得期待。

農業時代燒柴草，後來工業時代燒煤碳，再後來電氣時代燒汽油燒石油，這些能量釋放過程本質上都是化學反應，只涉及到分子層面

愛因斯坦在上世紀初發表的狹義相對論中，闡明瞭質量和能量的關係，用他的話說就是“一個物體只要放出能量，那麼質量必定減小，這種質能轉換比越高，釋放的能量就越大”，然而普通的化學反應前後質量虧損是非常非常小的，不用超精密儀器根本測不出來，所以化學反應前後質量不變還是一條真理。

所以說未來取代化石能源的能源必定不是化學反應，所以就只能是核反應了，普通核裂變反應前後會有0.135%的質量變成能量釋放出去，而核聚變反應會有0.7%的質量變成能量釋放出去，千萬不要小看這百分之零點幾，它背後的能量足以一擊之間毀滅城市。

二次世界大戰之後，美國和蘇聯率先開始了核技術的“軍轉民”，以可控核裂變為基礎的核電站開始陸續出現在兩個國家的國土上，但是直到今天也沒有哪個國家把核能當主流能源用，原因在於核裂變發電站的汙染太大，尤其是核廢料的處理難度太大。

由於航空航天探測器不需要擔心核廢料汙染，所以早期探測器包括現在的火星車都喜歡用核電池，1977年發射的旅行者系列探測器直到今天還能與地球聯絡。

如果說目前的人類世界有一個共同目標的話，可控核聚變反應堆一定就是那個共同目標，一旦可控核聚變反應堆建造完成，和能源有關的所有問題都將迎刃而解，汙染和貧困甚至可以被完全消滅。

未來星際航行的理想能源就應該是可控核聚變反應堆，有了它人類就能將宇航速度增加到光速的百分之一甚至更高的水平

是的，確實這麼說，現在我們用化學燃料離開地球都非常費勁，更何況離開太陽系，這簡直是異想天開。化學燃料的使用有很多的缺點，在近地軌道載人飛行還能使得出勁，但是要載人去往其它行星，顯然很吃力。那為什麼我們還一直用著化學燃料？因為現在我們還沒有找到更好的可以替代的能源，所以也只能先用著化學燃料。

化學燃料的不足

化學燃料在使用中也顯現出了很大的不足，它最大的不足是能源利用效率並不是很高，你看火箭發射的時候，往往絕大部分都是燃料，只有一小部分是有效載荷，這樣是不是顯得很吃力。而如果說你要發射探測器去其它星球，因為太空是屬於真空狀態，那麼你就需要考慮一個問題，你需要帶多少助燃劑，攜帶的越多助燃劑，那麼意味著你就需要更大的火箭攜帶更多的化學燃料來使飛船離開地球。其次化學燃料給飛船的提速有限，根本也不適合作為人類離開太陽系的能源，它也就適合在月球上走一走，亦或者去一下火星，去火星可以說是化學燃料的極限了。當然化學燃料還有其它方面的不足，這裡我就不說了。

未來離開太陽系的能源方式

未來人要想離開太陽系，必定需要改變現有的能源利用方式，現在比較有希望的或許就是可控核聚變技術，如果把可控核聚變運用到飛船上，那麼飛船就只需要少量的燃料卻可以飛得更遠，或許人類可以用這種方式飛出太陽系。太陽系的半徑有一光年，而可控核聚變能讓飛船的速度增加到0.1c，這樣要飛出太陽系只需要10年時間。10年時間對於人類來說也太長了，那麼剩下的方式也許就是反物質作為動力的飛船和科幻電影中的曲速引擎飛船了，至於能不能實現我們也不知道。

所以我覺得未來飛船使用可控核聚變技術作為動力，這或許是人類飛出太陽系最有希望的能源方式。

有人說化石燃料衝出太陽系都費勁，有沒有下一代星際旅行的燃料？

從第一次進入太空起，到現在已經過去了半個多世紀，但我們依然對火箭發射抱有萬般熱情，甚至前幾天的胖五發射時最佳觀景區人滿為患，因為它連線的是天地，通向的是星辰大海和未知。

但從1926年3月16日羅伯特·戈達德在麻省奧邦城發射的第一枚液體火箭（液氧和汽油）之後，人類的火箭技術在原理和燃料上並沒有太大的改變，即使到現在為止化學燃料火箭仍然是人類前往太空的主力，但火箭技術發展到現在，除了前往近地軌道化學火箭主力以外，星際航行真的侷限太大了，難道就沒有更先進的燃料或者技術了嗎？

第一枚液體火箭發明者戈達德

關於火箭燃料

剛剛我們聊到了羅伯特·戈達德的第一枚火箭用的是液氧和汽油，其實最早的火箭應該算中國古代的黑火藥推進的火箭，因此在火箭領域裡有固體火箭和液體火箭兩種！

固體火箭：燃料中含有氧化劑，比如最早的就是黑火藥

液體火箭：燃料和氧化劑是分離的，兩者在燃燒室相遇點燃

當然黑火藥現在僅僅是用在俗稱二踢腳的炮仗上了，再也麼有人將它用在火箭上。固體推進劑就是氧化劑、燃料（可燃劑）和其他新增劑組成的固態混合物，按配方可分為單基推進劑、雙基推進劑、複合推進劑、改性雙基推進劑等，或者按能量水平分為低能、中能和高能推進劑，或者有煙無煙推進劑（導彈這方面比較講究）

固體火箭的燃料常常也作為導彈的燃料，比如PBAN推進劑就被民兵III和太空梭的固體助推器使用，法國的M4導彈用的CTPB推進劑，我國的巨浪-1也用CTPB複合推進劑！ 法國的M51使用的是高能NEPE推進劑，當然高能推進劑作為助推器再合適不過！

液體燃料則最早是汽油與液氧，或者酒精液氧，或者液氧與煤油，或者硝酸與烴類，當然還有我國除了長九與長五以外用的最多的是化二氮與偏二甲肼等，除了燃料不同以外還有不同的燃料供應方式（比如渦輪泵，早期是擠壓式）以及不同的燃燒迴圈（比如膨脹迴圈和分級燃燒迴圈）等，當然這些結構都對火箭的比沖和推力都有非常大的區別，但本質上並沒有太大的差異！

關於推力和比衝

上文說的推力和比衝都是火箭發動機有兩個非常關鍵的指標，很多人搞不清楚推力和比衝之間的關係，認為發動機推力越大越好，我們以當年的土星五號第一級火箭F1發動機和俄羅斯最牛逼的RD180發動機為例

F1單臺推力6672.333千牛，比衝260秒，

RD180單臺推力4151.9千牛，比衝311秒

F1發動機

看起來F1的推力秒殺了RD180，但大家都知道RD180比F1發動機要先進得多， 我們可以這樣來理解比衝，即單位燃料產生同樣的推力，比衝高的要持續得更久，簡單的說兩臺發動機，如果推力一樣，比衝高的明顯省節省燃料。

如何提高推力和比衝？

F1發動機和RD180都是煤油機，F1是燃氣發生器迴圈，RD180是高壓分級燃燒迴圈，當然它們的比衝讓這高下立分，F1發動機是阿波羅登月時期的傑作，到現在已經過去了半個世紀，而最NB的煤油機比衝仍然只有進步了不到100S（RD180是前蘇聯的產物，到現在仍然神一樣的存在），因此在結構和燃燒方式上的進步是有天花板的，比如在大氣層內工作的渦扇發動機可以輕易達到3000S以上

渦輪噴氣-衝壓-火箭的空天發動機

所以改變工作機制是最快的捷徑，將0-60千米內的工作階段切換成利用大氣層內氧氣的工作方式，那麼輕易的就可以將煤油機的比衝從300多秒提高到2000秒以上，再不濟1000S也是火箭望其項背一樣的存在，在60千米以上的高空則切換到火箭模式，那麼至少在這段時間內比衝可以大大增加，但到了太空還是會存在極大的侷限性，因此必須要有一種革命性的機制來替代化學燃料。

離子電推和霍爾電推

前者比衝比後者高，但後者推力更大，這種發動機原理也不復雜，“燃料“電離後將離子和電子分離，比較重的離子在電場下加速向後匯出，根據作用與反作用定律，飛行器將會獲得一個向前的推力，而電子則從電子槍或者以發動機加速的模式與離子中和，避免發動機電荷積累！

離子電推的噴氣速度比化學火箭噴氣速度高成百上千倍以上，因此這種發動機比衝極高，可以達到3000S以上，VASIMR則可以達到30000S以上，對於化學火箭來說碾壓的，但它們的推力極小，化學火箭以千牛計，離子發動機以毫牛計！可惜兩者從原理上來說完全不能相通，無法做到高推力與高比衝兼顧！

使用高能燃料

兩條路子，一條是增加燃料密度，比如全氮陰離子鹽，它的威力是TNT的10-100倍以上，這對固體助推器來說如何利用是一個問題，另外還有金屬氫，這個密度下能量密度非常可觀，但無論哪個難度都極大，特別是金屬氫，迄今為止尚未有機構製造出來過（各位相信哈佛大學物理學家把金屬氫弄丟了嗎？不如再造一塊？）。

美國宣佈合成出金屬氫

另一條路子就是利用現有的核裂變技術，裂變材料裂變時的質量虧損轉換為能量，這種原子能的能量密度是化學材料無法比擬的，因此它的比衝將高達5000-10000秒（利用氣體堆芯），但它的後遺症也是非常明顯的，放射性汙染，或者潛在的放射性汙染，即使我們設計的結構不會將放射性汙染帶出噴氣口，那麼它萬一故障墜毀呢？

所以這條路依然難以走通！

關於星際航行發動機

我們所說的星際航行可能是太陽系內的，時間一般為數月數年甚至數十年，如果是恆星際，那麼可能是數百年甚至上千年，當然我們以現有的作用與反作用力原理的發動機型別為例！那麼我們將會發現一個問題，即使發動機比衝再高，它所攜帶的介質總會有耗盡時候，而且極有可能的情況是燃料依然非常充足，但介質沒有了，比如離子發動機和核裂變發動機！

離子發動機：電能加速氙離子或者其它介質核裂變發動機：裂變高溫加熱氣體或者其它介質

化學火箭發動機這種比衝只有幾百秒的渣渣就不考慮了，但在這種超高比衝的發動機上，將會裝載大量的介質，也就是所謂的工質，因此這會有一個問題，也就是《三體》中章北海極力推崇的無工質核聚變發動機，其實這還是有工質，只不過工質與燃料一體了，這對於長時間在深空工作的發動機意義非常大，因為只要攜帶燃料一種，不僅降低結構複雜度，也降低總裝質量。

不需要多餘工質的發動機有嗎？

當然有，當前的暴力型在飛船屁股後面丟核彈的發動機就算不需要多餘工質（其實化學火箭也是），或者《三體》直接用核聚變輻射推進型發動機，或者現實點EMDRIVER（無工質微波推進），這些都是不需要多餘工質的發動機，但提供能量的的燃料明顯是少不了的，其中EMDRIVER是不丟棄質量，理論上來看是非常理想的發動機。但推力比離子電推還要小，實在夠嗆。

翹曲空間的曲速引擎則是最理想的發動機，因為它的原理將讓它不再受到光速的限制，完全可以在人類壽命內跨越銀河系甚至到達仙女星系，這是任何一種作用於反作用力發動機無法達到的，但很可惜，到現在為止還僅僅停留在想象中！

答：化學燃料推進器的比衝量很有限，無法實現載人星際旅行，人類要想徹底離開太陽系，必須發展新一代的推進器，比如太陽風推進器，離子推進器等等，而理想的能量則來自於可控核聚變。

在上世紀，美國首先實現了載人登月，從地球軌道到月球之間的轉移，阿波羅系列飛船使用了液氫和液氧作為燃料，其中攜帶的燃料基本佔了整個飛船重量的一半。

對於把飛船從地面運送到地球軌道的土星五號，第一級總質量大約2300噸，其中燃料（液氫+液氧）佔了2160噸，第二級總質量大約500噸，其中燃料佔了456噸，第三級總質量大約120噸（只是殼體和發動機，不包括阿波羅飛船），其中燃料佔了110噸。

由此可見，傳統的化學燃料推進器效率非常低，為了把大約45噸（包括飛船自身燃料）的阿波羅飛船送上月球，整個過程差不多消耗掉2700多噸的燃料，如果要把載人飛船發射到更遠的地方，消耗的燃料會更多。

比衝量

描述推進器效率的關鍵引數是比衝量，指單位質量的推進劑所能產生的衝量，比如液體火箭推進器的比衝量為2500~4500N·S/kg，固體火箭推進器的比衝量為2000~3000N·S/kg。

液體火箭推進器和固體火箭推進器都使用化學燃料，其原理是燃燒化學燃料產生高溫高壓的氣體，然後利用反作用力來推動火箭前進，決定推進器效率的就是氣體離開火箭時的相對速度，對於化學燃料火箭來說，燃燒溫度可達3000~5000℃，產生的推力很大，但是持續時間短，很快就會把燃料消耗殆盡。

離子推進器

也稱作等離子發動機，是下一代最具潛力的航天發動機之一，其原理是把氣體電離，然後在強電場的作用下把離子高速噴出，瞬間溫度可達100萬度，效率是常規化學推進器的數十倍，理論上可以把航天器加速到100公里每秒的速度以上。

離子推進器噴出的是等離子，產生的推力比不上常規化學推進器，但是離子推進器可以維持長時間的推力，最終把航天器加速到很高的速度，比衝量很高。

目前離子推進器已經有了應用，比如日本的隼鳥二號探測器，美國的黎明號探測器等等，但是隻做為調整姿態的輔助推進器。

太陽帆推進器

太陽帆也是一種理想的航天推進器，利用太陽光產生的光壓，對飛船進行緩慢的加速，也許加速度只有0.00001g，但是長時間的加速也能讓飛船達到很高的速度，而且整個過程不需要消耗飛船本身的能源，只要附近有恆星即可，缺點是距離恆星太遠後，加速效果會大大降低。

星際航行的能源

如果人類要想離開太陽系，離子推進器配合可控核聚變是最理想的搭配，可控核聚變提供源源不斷的能量，離子推進器則把能量轉化為飛船本身的動能。

目前各個大國都在全力研發可控核聚變技術，比如中國的“人造太陽”，美國的鐳射點火技術等等，一旦可控核聚變技術得到攻克，人類就能徹底解決能源問題，徹底擺脫對化石燃料的依賴。

反物質

需要說明的是，反物質的基本粒子不僅僅包括正電子和反質子，而是多種多樣的，例如反μ介子、反π介子等等，它們是和對應的正基本粒子電荷相反的基本粒子，但它們的壽命太短暫，比如正反μ介子只能存在百萬分之幾秒鐘，而正反π介子大約只能存在一億分之二點五秒，壽命如此短暫的物質顯然無法作為燃料。除了帶電的之外，還有不帶電的，如反中子、反中微子之類，以反中子為例，它雖然和普通中子一樣都不帶電荷，但一個反中子經過β衰變後就變成一個反質子，而不是一個帶正電的質子，我們可以據此區分它們，不過這樣不帶電的粒子無法有效儲存(甚至無法直接觀測到它們，而是透過湮滅間接觀測)，所以同樣也不適合作為燃料。最後能夠候選的還是反質子和反電子。

由於反物質和物質如果相遇，將會湮滅，正反物質的質量將全部轉化為能量，按照愛因斯坦的質能公式E=mc2釋放巨大的能量，就所有物理反應而言，這是效率最高的燃料。我們可以比較一下每公斤星際飛船發動機燃料的效果，很理想的化學反應可以產生1×10的7次方焦耳的能量，核裂變產生8×10的13次方焦耳，核聚變產生3×10的14次方焦耳，而反物質的湮滅能產生9×10的16次方焦耳，是氫氧化學反應的1百億倍，太陽核心熱核反應的300倍。這種飛船的比衝量將是最高的，而推重比也可能是最高的，一片阿司匹林那麼大的反物質同物質湮滅產生的能量足以讓一艘飛船巡弋數百光年，而太空梭那麼巨大的燃料箱和推進器中的燃料完全可以用100毫克的反物質代替。

此外，反物質發動機的一個好處是反物質的湮滅可以自發產生，不需要象核發動機中的核反應那樣需要許多條件，所以就不需要很大的反應堆，可以減輕飛船重量。

不過，若想把理想變為現實，還有許多困難要克服。首先是製造它太消耗能量了，因為還沒有其他製造反物質的辦法，所以只能把湮滅過程反過來，使用粒子加速器，根據愛因斯坦的質能轉換公式從能量中製造出反物質(以基本粒子的形態產生)。由於這個原因，全球每年才能製造出1百億分之一克的反物質，這點反物質還不夠加熱一杯咖啡。

另外一個障礙是儲存，因為反物質只要遇到正物質立刻就會湮滅爆炸，所以我們無法使用任何正物質製作的容器來存放它，都是透過磁場來儲存這些反物質基本粒子。使用最多的是超冷真空的彭寧離子阱(Penning trap)，這是種可以便攜運輸的反質子存放裝置，利用迭加電磁場來存放質子，但正電子難以用這種方式存放。

如果我們能在上述兩方面取得突破性進展，就可以使用以反物質作為燃料的發動機來進行星際旅行了。我們並不需要達到原子級別的反物質，只要將基本粒子(亞原子)級別的反物質注入發動機讓它同正物質反應一同湮滅就可以了。因此，我們就有兩個選擇，是用正電子還是反質子作燃料？

這倒不難選擇，因為正電子和負電子湮滅只產生高能γ射線，這種高能γ射線是無法控制發射方向的，所以不適合作飛船燃料。而質子和反質子湮滅時，並不立即產生γ射線，而是產生3到7個介子，通常情況是3個帶電介子和2箇中性介子，其中中性介子幾乎立刻轉化成高能γ射線，而帶電介子是有一定壽命的，正常半衰期是28納秒，但由於它們以光速94%的速度移動，所以半衰期延長到70納秒，並在衰變完畢前平均前進24米。是帶電的就好辦，我們就可以使用磁場控制它們的方向，讓它們同推進劑發生作用。這些帶電介子包含了湮滅的60%的能量，而這就是我們可以利用的能量。

反物質發動機的設計方案主要有四種，在這裡按照比衝量從低到高列出：

1) 固體核心：湮滅在一個固體核心的熱交換裝置內進行，產生的熱量將氫推進劑加到高熱，然後從噴口噴出，效率和推力都比較高，但由於原材料的原因，比衝量最多隻能達到1,000秒；

2) 氣體核心：讓反物質同氫推進劑直接反應湮滅，產生的帶電介子以磁場控制並將氫推進劑加到高熱，但這樣會產生一些無法控制的γ射線，比衝量能達到2,500秒；

3) 離子漿核心：以比較多的反物質注入氫推進劑並湮滅產生高熱的離子漿，並以磁場來容納它們，然後將離子漿噴出產生推力，這樣同樣會產生一些無法控制的γ射線，但這種方式不受原材料的限制，比衝量可以很高，大約在5,000秒到10萬秒之間；

4) 粒子束核心(Beam Core)：直接一對一地湮滅，然後以磁場控制帶電介子並把它們直接從噴口噴射出去，由於這些介子的運動速度接近光速，發動機比衝量可能要超過1千萬秒。因為湮滅產生的帶電介子在衰變後變成半衰期更長的帶電μ介子，所以這個辦法完全可行。而且這個方式只需要反物質燃料，不需要推進劑，可以極大地減少飛船的負載。

由於湮滅的產物是以接近光速運動的，所以飛船必須造得很長，預計使用粒子束核心反物質發動機的飛船從地球飛到火星只需要24個小時到2個星期(取決於地球和火星在公轉中的相對位置)，而要讓使用化學火箭發動機，則需要1到2年。

回到製造和儲存反物質的問題上，如果使用粒子束核心反物質發動機的話，需要幾毫克反物質來在太陽系內旅行，如果要去比鄰星的話則需要幾公斤，這遠遠超過了我們的製造能力。但在存放方面取得不少進展，美國宇航局和賓州州立大學的科學家們已經能用彭寧離子阱來存放10-10個反質子一個星期，下一階段是進展到10-12個，可要滿足反物質推進的需要，估計需要存放10-20個反質子。

不過，科技進步的路子從來都不只一條，如果一時不能在製造和儲存方面取得進展的話，也可以想辦法減少反物質燃料的使用量。這種方式就是將反物質的湮滅和核反應結合。

這種方式可以相互取長補短，由於反物質昂貴而且難以儲存，所以少用反物質，多用核燃料；而由於核反應，尤其是進行熱核反應的要求條件太高，所以用能夠自然發生的反物質湮滅來觸發核反應。這種結合的方式雖然比純粹的反物質發動機產生的功率小，但畢竟更接近實際，從而容易實現。