En principio, no es extremadamente difícil construir una nave espacial interestelar: ya hicimos cinco, siendo Pioneer 10, Pioneer 11, Voyager 1, Voyager 2 y New Horizons. Todas estas sondas espaciales se mueven a la velocidad de escape del sistema solar y algún día llegarán a otros sistemas estelares.
El problema con estas naves desde un punto de vista práctico es que todas ellas requerirán millones de años para llegar a estos sistemas estelares. Aunque estas sondas no explorarán otras estrellas en el futuro inmediato, algunas de ellas, la Voyager 2 en particular, ya están enviando datos sobre la interfaz entre nuestro viento solar (la heliosfera) y el medio interestelar difuso.
Si desea construir una nave espacial interestelar que alcance su estrella objetivo en un período de tiempo razonable, digamos 50 años, entonces esto requiere alguna forma de propulsión significativamente más poderosa que los cohetes químicos, que son extremadamente ineficientes. Las posibles fuentes incluyen las variantes de reactores nucleares, de propulsión por pulsos y de núcleo de gas nuclear, velas solares, lanzadores electromagnéticos y sistemas de propulsión de antimateria. Aunque los lanzadores de propulsión de antimateria y EM requerirían una tecnología más sofisticada que la que tenemos ahora, las opciones de velas nucleares y solares están al alcance de nuestra tecnología actual.
En los años 70, la sociedad interplanetaria británica hizo un estudio detallado de un diseño de sonda interestelar que podría llegar a la estrella de Bernard (a 6 años luz de distancia) en solo cincuenta años. Este diseño de sonda interestelar utilizó propulsión de pulso nuclear, lo que significa que arrojó bombas atómicas detrás de sí mismo, lo que les permitió transferir parte de su energía a las placas empujadoras, lo que aceleraría la nave hacia adelante. Según sus cálculos, la sonda podría alcanzar velocidades del 10% de la velocidad de la luz. Esto está alrededor del límite para la propulsión nuclear.
Con lanzadores de antimateria o electromagnéticos, se podrían lograr velocidades más cercanas a la de la luz. Los desafíos técnicos para la antimateria incluyen producirla en las cantidades necesarias (solo podemos producir picogramos de antimateria hoy, por millones de dólares) y contenerla adecuadamente. Los desafíos para los lanzadores electromagnéticos son proporcionar la energía necesaria (en el rango de los petavatios) y la longitud (cientos de kilómetros) para lanzar una sonda interestelar a la velocidad cercana a la de la luz.