宇宙航行始终如一的一个依靠就是速度。人类先是用运载火箭产生的宇宙速度战胜地球引力，冲出地球大气层，进入太阳系空间活动，实现了宇宙航行第一阶段——航天的梦想。要冲出太阳系，在银河系乃至河外星系活动，将航宇的理想变成现实，依靠的仍然是速度，就是要以更高的速度去战胜星球之间的巨大距离。

　　虽然地球引力和宇宙的广阔距离都依靠速度去战胜，但所需要的这两种速度是不能同日而语的。我们知道，克服地球引力的束缚，使载人飞船绕地球飞行的第一宇宙速度为7.9千米/秒；摆脱地球引力而飞离地球，环绕太阳飞行的第二宇宙速度为11.2千米/秒；理论上摆脱太阳引力的束缚，飞出太阳系的第三宇宙速度为16.7千米/秒。但是，实际上以第三宇宙速度是无法实现航宇理想的。

　　我们知道，离太阳最近的恒星是半人马座比邻星，它们之间的距离为4.2光年，如果以第三宇宙速度航行，约需要8万年。而要飞出银河系更是不可能，因为离银河系最近的河外星系是仙女座星系，两者之间的距离为230万光年，以第三宇宙速度飞行需要430多亿年！

　　怎么办？惟一的办法就是极大地提高速度，让宇宙飞船以接近光速（30万千米/秒）的速度航行。

　　怎样提高速度？且不说目前还没有办法让宇宙飞船从地面起飞后很快就达到接近光速的速度，即使可能也不能采用，因为巨大的加速过载会立即使人“命丧飞船”。其实，宇宙飞船的结构也不能经受那种加速过载。

　　解决的办法是让飞船在航程中逐渐加速。那么，用什么能源和动力设备使宇宙飞船加速呢？热化学能火箭显然不可能，因为它的效能低、作用时间短、质量大，要装载能将宇宙飞船加速到近光速的推进剂，其数量之大是飞船所无法承载的。因此，只能采用效能高、作用时间长和质量小的能源和动力设备。如核能火箭发动机、太阳能火箭发动机和反物质能火箭发动机，以及激光帆和微波帆等等。

　　如果能在几年、十几年或几十年时间内将宇宙飞船加速到接近光速的速度，那么，就只要几年、十几年或几十年的时间就可飞到比邻星近旁了。飞到分别距太阳8.7、16.63和26.3光年的天狼星、牛郎星和织女星，也只不过十几年或几十年时间。当然，飞到仙女座星系仍需要230多万年。

　　是什么现实阻挡了这个美好愿望的实现？

　　这个现实就是爱因斯坦狭义相对论的一个重要推论：质量与能量等价。一切物质都潜藏着质量（M）乘以光速（C）平方的能量（E），即著名方程E=MC²。一个静止的物体，它的所有能量都包含在它的静止质量中；物体一旦运动，就会产生动能，这个动能也会加到质量上去，运动速度越高，动能越高，物体质量越大。

　　质能等价是现实吗？日本高能物理研究所曾用加速器将电子加速到光速的99.999999987%，结果，电子的质量比静止时增加6万倍。欧洲基本粒子研究中心用加速器将电子加速到光速的99.999999996%，电子质量增加10万倍，验证了质量与能量等价是一个现实。在自然界也有质能等价的事例。如铀原子核在裂变为两个较轻的原子核时，它们的质量之和比铀核小，正是损失了的那些质量转变成了巨大的能量。再如在太阳内部的氢聚变反应中，每秒钟有400万吨质量转变成能量，以光和热的形式辐射出来。还有，宇宙线与高层地球大气作用产生的一种叫μ介子的粒子，它本来只能存在50万分之一秒就会衰变，由于高速运动，它实际上可存在万分之一秒，寿命增加50倍。

　　那么，质能等价是如何不允许宇宙飞船以超光速航行的呢？由于能量与质量等价，物体运动中所具有的能量，会加到它的质量上去，也就是说，运动会使质量增加。远低于光速的物质运动，其质量的增加微乎其微，如以10%光速运动的物体，质量只增加0.5%，这没有实际意义。但随着运动速度接近光速，其意义就显现出来了，如达到90%的光速时，其质量增加1倍多。如要保持原来的加速度值，则需要更多的能量。随着速度趋近于光速，质量随速度的增加而直线上升。到无限接近光速时，质量则趋向无限大。要加速这质量无限大的物体，则需要无限多的能量。因此，任何物体（当然也包括宇宙飞船）的运动速度，永远不可能达到光速，更不可能超过光速。只有质量为零的粒子（如光子）才能以光速运动。