這一向月亮射擊的愚蠢想法是邪惡的專業化將科學家們帶到荒唐境地的範例……這一主張似乎從根本上是不可能實現的。
——A.W.比克頓（A.W.Bickerton），1926年
較為優質的一部分人類十有八九永遠不會滅亡，當太陽走向滅亡的時候他們會從一個太陽系遷移到另一個太陽系。
以人類的智慧和完美，生命沒有止境，它的進程永久不斷。
——康斯坦丁·E.齊奧爾科夫斯基（Konstantisiolkovsky），火箭之父
在遙遠的未來的某天，我們將渡過在地球上最後的美好一日。最終，在距今數十億年之後，天空會燃燒起來。太陽將膨脹成苦難的煉獄，充滿整個天空，使天上的一切都顯得微不足道。隨著地球上溫度急速上升，海洋將沸騰並蒸發殆盡，留下焦煳、乾涸的景象。最後，高山將熔化，變成液體，在充滿活力的都市曾經聳立的地方形成熔岩流。
根據物理法則，這無情的未來將是必然會到來的。地球最終將在火舌中滅亡，並被太陽吞噬。這是一條物理定律。
這場災難將在未來50億年中發生。在這一宇宙級時間範圍內，人類文明的起起落落不過是微不足道的小小漣漪。有一天我們將必須離開地球，或者死去，所以，當地球上的環境變得令人無法忍受，人類——我們的後人，將如何應對？
數學家和哲學家伯蘭特·羅素（Bertrand Russell）曾經痛惜道：「沒有任何任何思想或者感覺的火花、英雄氣概和激蕩能夠超越生死、保留生命。一切時代的勞作、一切虔誠摯愛、一切絕妙靈感、一切人類非凡才能的耀眼光芒都註定要在太陽系的悲壯滅亡中毀滅。人類成就的整座神殿將必然埋葬在宇宙殘骸之下的廢墟中……」
對我而言，這是英語中最發人深省的段落之一。但是羅素是在一個火箭、宇宙飛船被認為不可能的年代寫出這段話的。今天，有朝一日離開地球的想像已經不那麼牽強了。卡爾·薩根曾說，我們應該變成「雙行星物種」。地球上的生命非常寶貴，他說，我們應該擴張到至少另一個適宜居住的行星上，以防止大災難的降臨。地球運行在一個「宇宙射擊場」之中，其中有小行星、彗星和其他在地球軌道附近漂流的散落碎片，與它們中任何一方的一次相撞就可能導致我們的滅亡。
詩人羅伯特·弗洛斯特（Robert Frost）提出過地球是將在火焰中還是冰凍中終結這一問題，運用物理定律，我們能夠合情合理地預測地球將如何在一次自然災難中終結。
在數千年的時間跨度里，人類文明面臨的危機之一是一次新的冰川期的出現。最後一次冰川期在1萬年前結束了。當下一次冰川期在今後1-2萬年中到來，北美洲的大部分地區可能會被半英里厚的冰層覆蓋。人類文明在最近短暫的兩個冰期之間的時間裡興旺繁榮，這期間地球異常溫暖，但這樣的周期不會永遠持續下去。
在數百萬年的時間裡，大型流星或彗星與地球相撞可能會造成毀滅性的影響。上一次從天而降的大災難發生在6500萬年以前，一塊直徑6英里的物體猛然撞擊墨西哥的尤卡坦半島（Yu Peninsula），造成了一個直徑約180英里的隕石坑，消滅了到那時為止在地球上居統治地位的生命形式——恐龍。另一次宇宙撞擊可能也是當時那個等級的。
距今數十億年之後，太陽將漸漸膨脹，並且吞噬地球。事實上，我們估計太陽在下個10億年中溫度將升高約10%，烤焦地球。它將在50億年後完全吞噬地球，我們的太陽將轉變為巨大的赤星。地球事實上將位於太陽的大氣層之內。
距今數百億年後，太陽和銀河系都將死去。當我們的太陽最終耗盡其氫/氦燃料，它將萎縮成一顆微型白矮星，並且漸漸冷卻，直到它成為一堆巨大的黑色核垃圾遊盪在太空的真空中。銀河系將最終與鄰近的仙女星系相撞。仙女星系比我們的銀河系大。銀河系的旋臂（spiral arm） 會被撕裂，我們的太陽將被甩入外太空。兩個星系中心的黑洞將在最終的撞擊和合併之前表演一場死亡之舞。
由於人類在某天必須逃離太陽繫到鄰近的星體上謀求生存，或者毀滅，問題在於：我們要如何去那裡？最近的星系半人馬星座在超過4光年以外。傳統的化學推助火箭——時下太空項目使用的小馬駒，勉強能達到每小時4萬英里。用這種速度，僅僅是到達最近的恆星就要花上7萬年。
分析一下當今的太空項目，在我們當今可憐巴巴的技術能力和一艘可以讓我們開始探索宇宙的恆星飛船之間有著巨大的鴻溝。自從20世紀70年代早期對月球進行探索以來，我們的載人太空項目將宇航員送入了地球上空僅僅300英里的軌道上的太空梭（Space Shuttle）和國際空間站（Iional Space Station）。然而，NASA計畫到2010年逐步停用太空梭，為獵戶座載人飛船（Orion spacecraft）讓路。獵戶座載人飛船將在50年的間斷之後，於2020年之前把宇航員帶回月球。計畫是建立一個永久性的、人工操縱的月球基地。在那之後，一項人工操作的任務將在火星上實施。
顯然，如果我們想要在某一天到達其他恆星，那就必須發展新型的火箭設計。要麼我們必須從根本上提高火箭的推進力，要麼我們就得增加火箭運行的時間。例如，一架大型化學火箭可能具備數百萬磅的推進力，但僅僅能燃燒幾分鐘。相反，其他火箭設計，比如離子發動機（在下列段落中詳述），或許具備可能在外層空間中運行上數年的微弱推進力。談到火箭學，烏龜能勝過兔子。
不同於化學火箭，離子發動機不產生突然的、激動人心的推動傳統火箭的高溫氣浪。事實上，它們的推進力通常是用盎司來計算的。要是將它們放在地球上的一張桌面上，它們會因為過於無力而不能移動。但是，它們在推進力上的匱乏在持久力上得到了更大彌補，因為它們可以在太空的真空中運行數年。
一台典型的離子發動機看上去就像顯像管的內部。一根火熱長絲由一股電流加熱，製造出一股電離後的原子，比如氙，它們從火箭底部射出。離子發動機並不是駕著炙熱、爆炸性的氣流行駛，而是乘著稀薄但穩定的離子流。
NASA的NSTAR離子推進器在1998年成功發射的深太空一號（Deep Space 1）上進行了測試。離子發動機總共燃燒了678天，創下了離子發動機的新紀錄。歐洲航天局也在自己的智能一號（Smart 1）探測器上測試了一台離子發動機。曾經飛過一顆小行星的日本隼鳥號（Hayabusa）太空探測器由四台氙離子發動機驅動。儘管不怎麼激動人心，但離子發動機將能夠完成行星間遠距離的任務（緊急的除外）。其實，離子發動機有朝一日可能會成為星際運輸中使用的驛馬。
離子發動機有一種更為強大的版本——等離子體發動機。例如，VASIMR（可變比沖磁等離子體火箭，variable specific impulse magoplas marocket），使用一束強有力的等離子體將火箭推進太空。VASIMR由宇航員/工程師張福林（Franklin g-Diaz）設計，使用無線電波和磁場將氫氣加熱到100萬攝氏度。超熱的等離子體隨即從火箭底部噴出，產生巨大的推力。儘管還沒有被送入過太空，這一發動機的雛形已經在地球上製造完畢。一些工程師希望等離子體發動機能夠被用於支持去火星的任務，這可以大大將到達火星的行程時間縮短到數月。一些設計使用太陽能為發動機中的等離子體賦予能量，其他的設計使用核裂變（這引起了關於安全方面的擔憂，因為它涉及將大量核材料裝在易發生事故的飛船上送入太空）。
然而，無論是離子發動機還是等離子體/VASIMR發動機都沒有足夠的能力將我們帶到星體上去。要做到這一點，我們需要一套全新的推進設計。設計恆星飛船有一項嚴重的不利條件：就算完成一次到達最近星體上的旅程都需要數量驚人的燃料，而且飛船在到達遙遠的終點之前需要很長的時間。
有一個提議或許可以解決這些問題，那就是太陽帆。它利用了陽光能應用非常小但是非常穩定的壓力這一事實，這一壓力足以將巨型火箭推入太空。太陽帆的概念相當古老，始於偉大的天文學家約翰尼斯·開普勒1611的論文《夢遊記》。
雖然製作太陽帆的物理原理相當簡單，但製造真正能送入太空的太陽帆的進展時好時壞。2004年，一台日本火箭成功使用了兩台小型太陽帆樣機進入太空。在2005年，行星協會（Plaary Society）、宇宙工作室（os Studios）和俄羅斯科學院（Russian Academy of Sces）從巴倫支海上的一艘潛水艇發射了宇宙