星际飞行器的设计涉及利用
恒星引力实现加速的技术。这一技术的基础是
万有引力，即Ep=-GMm/R，其中G代表引力
常数，M表示恒星的质量，m表示飞船的质量，R则是飞船与恒星之间的距离。在未进入引力场前，由于R趋近于无穷大，Ep的值为0。然而，一旦飞船进入恒星的引力场，R不再无限大，Ep就会产生非零值。由于总能量守恒，E=1/2Xmv^2-GMm/R，其中后一项不再是零，这意味着动能会增加，从而实现加速。需要注意的是，在实际操作中，还需要考虑飞船的轨道是否会与
恒星或
行星发生碰撞，以及加速后的路径是否存在障碍物等问题。通常情况下，飞船不会直接与恒星或行星相撞，而是受到恒星
引力的影响改变其运动方向。
在
宇宙中，使两个物体相撞是一项极具挑战性的任务。对于星际飞行器而言，为了提高飞行效率，可以借助其他
天体的引力场进行加速。例如，当飞船离开地球并进入
外层空间时，其速度可能仅能达到第二
宇宙速度，这样的速度下，即使前往最近的行星也需要相当长的时间。为了避免这种情况，科学家们设计了一种迂回的飞行路线，通过多次利用地球和月球等天体的引力场来加速飞船。例如，美国的
机遇号火星探测器和“勇气”号
火星探测器就是在地球和月球之间进行了多次环绕飞行，最终成功抵达火星。