Tarpžvaigždiniai erdvėlaiviai arba erdvėlaiviai, galintys keliauti tarp saulės sistemų, turėtų būti daug pažangesni nei žmonijos jau sukonstruoti tarpplanetiniai laivai. Nors atstumas tarp planetų šioje saulės sistemoje gali būti matuojamas šviesos minutėmis arba šviesvalandėmis, atstumai tarp žvaigždžių sistemų paprastai yra dešimtys šviesmečių. Kadangi saulės sistemos yra tokios mažos, palyginti su didžiuliais tuščios erdvės plotais, kuriose jos yra įterptos, labai tikslios navigacijos ir varymo sistemos bus būtinos, kad tarpžvaigždinis erdvėlaivis sėkmingai pasiektų savo tikslą.
Vienas tarpžvaigždinių kelionių pranašumų yra beveik vakuumas erdvėje; Kai objektas pajuda, yra mažai pasipriešinimo jį sulėtinti. Tačiau naudojant šiuolaikinę cheminių raketų technologiją, pagreitinti bet kurį objektą iki greičio, viršijančio kelias tūkstantąsias šviesos greičio, būtų nepaprastai sunku. Pripažinta, kad norint sukurti tarpžvaigždinį erdvėlaivį, kietojo kuro cheminių raketų nepakaks ir reikia sugalvoti naujus varymo būdus.
Kita pagrindinė techninė kliūtis kuriant tarpžvaigždinį erdvėlaivį – užtikrinti, kad jame esantys žmonės jaustųsi patogiai ir psichologiškai gerai per visą kelionę, kuri gali užtrukti šimtus ar tūkstančius metų. Tikėtina, kad tarpžvaigždinis erdvėlaivis turėtų tarnauti kaip autonominė kosmoso kolonija, kurioje galėtų būti žmonių kartos ir jų išlikimo bei klestėjimo priemonės. Siūlomos alternatyvos – sustabdytos animacijos sistemos arba žmonės, genetiškai modifikuoti gyventi ilgiau, mažiau valgyti arba būti atsparūs nuoboduliui.
Vienas iš pirmųjų konkrečių pasiūlymų dėl tarpžvaigždinio erdvėlaivio kilęs iš projekto Orion, kuris gimė 1958 m. „General Atomics“ San Diege. Šis projektas, kuris, daugelio atominių mokslų mokslininkų nuomone, yra praktiškas su šiuolaikinėmis technologijomis, apima laivą su didžiuliu amortizatoriumi, kurį į priekį varo termobranduolinių bombų sprogimai, išmetami iš laivo galo. Bombos išgaruos dalį sprogimo plokštės (tam tikra plastiko forma buvo nuspręsta kaip optimali), kuri būtų naudojama kaip raketinis kuras, suteikiantis trauką. Dešimtys mokslininkų ir inžinierių rimtai ketino septintajame dešimtmetyje sukurti erdvėlaivį „Orion“, o aštuntajame ir devintajame dešimtmečiuose jį panaudoti kelionėms po Saulės sistemą, tačiau projektas buvo atidėtas dėl politinio branduolinių ginklų jautrumo.
Kita, pažangesnė siūlomo tarpžvaigždinio erdvėlaivio forma yra Bussard ramjet. Šį reaktyvinį lėktuvą sudarytų milžiniškas kaušelis plaukiojančios priemonės priekyje, skirtas tarpžvaigždiniam vandeniliui įsiurbti taip, kaip reaktyvinis variklis įsiurbia orą. Vandenilio branduoliai susilietų protonų ir protonų reakcijose, tiekdami energiją traukai. Nors tarpžvaigždinėse erdvėse laisvai plūduriuojančio vandenilio kiekis yra išsklaidytas, daug vandenilio būtų galima surinkti, jei laivas judėtų beveik šviesos greičiu, kaip reikalauja jo konstrukcija. Apskaičiuota, kad toks laivas gali judėti maždaug 16% šviesos greičio.
Dar vienas siūlomas erdvėlaivis yra saulės burė. Kadangi net saulės šviesa daro tam tikrą spaudimą paviršiams, ji gali būti naudojama kroviniui, pritvirtintam prie milžiniškos saulės burės, stumti. Tokia burė turėtų būti daugelio kilometrų pločio, bet galbūt tik kelių atomų storio, priklausomai nuo naudojamos medžiagos. Grafenas, ypač stiprus ir plonas anglies atomų išdėstymas, gali būti vienas potencialių kandidatų. Tvirtai suvynioto naudingojo krovinio, kurį sudaro vos keli šimtai tonų, gali pakakti, kad išskleistų saulės burę, galinčią pagreitinti naudingąjį krovinį iki didelės šviesos greičio dalies. Vienintelė problema yra lėtėjimas, kai pasieksite tikslinę žvaigždžių sistemą – užduotį, kuri gali būti paskirta branduolinėms retro-raketoms.
Daugelis kitų tipų tarpžvaigždinių erdvėlaivių buvo svarstomi tiek rimtame kontekste, tiek mokslinėje fantastikoje. Populiariai aptariami erdvėlaiviai, naudojantys kirmgraužas arba erdvėlaikio „lenkimą“, nors tokiems konstrukcijoms paprastai reikia arba didžiulio energijos kiekio (maždaug tiek, kiek saulė išskiria per kelias minutes), arba neigiamos materijos, egzotiškos formos, panaudojimo. materijos, kuri iš tikrųjų gali egzistuoti arba nebūti. Kur kas tikroviškiau sukurti laivus, kuriuose traukai užtikrinti naudojamas tikras raketinis kuras, nors, atsižvelgiant į mūsų dabartinę technologiją, jų sukūrimo tikriausiai reikia dešimtmečių. Turint omenyje tikrai radikalias tarpžvaigždinių kelionių ir kolonizacijos pasekmes, atrodo, kad kelis dešimtmečius vargu ar reikia laukti.