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宇宙空間確實很空曠。即使像小行星帶這樣物質相對密集的地方，如果你駕駛飛船飛過去，看到一塊小石頭的概率都幾乎等於零。
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How NASA is Eliminating the Asteroid Threat然而，對於高速飛船（速度高於0.1倍光速）來說，星際物質（interstellar medium）的撞擊卻是一個很現實的問題。事實上，在對未來高速星際飛行的設想中，這始終是一個不容忽視的問題。不過，科幻小說卻很少自找麻煩去考慮這個細節。
無論是在太陽系內部還是星際空間，都充斥著星際物質，主要包括 塵埃 和 氣體 。它們以不同的方式對高速星際飛船造成危害。
先來看看 塵埃 造成的問題。
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Cosmic dust在過去的1千多萬年裏，太陽系執行在一個星際物質的空洞中。這個空洞是由一顆超新星爆炸形成的，形狀不規則，長達300光年。在這個空洞中，每立方米大約有10^-6顆塵埃，每顆塵埃平均質素約10^-17千克，長度大多數在0.1微米以下。而在空洞外面，塵埃和氣體的密度都要大得多。我們先用空洞中的塵埃密度來大致估算一次星際旅行會撞上多少顆塵埃。
假設飛船的橫截面積是100平方米，進行一次到比鄰星的往返飛行，航程約10光年，那麽飛船會撞擊到的塵埃數量大約是8.6 x 10^12顆。這樣的微型塵埃，即使考慮到高速撞擊的相對論效應，攜帶的動能也十分有限，所以單顆塵埃的撞擊不會對飛船造成嚴重傷害。但是，大量撞擊的累加效果對船體的侵蝕效果是不容忽視的。如果飛船采用面積巨大（超過1平方公裏）的太陽帆作為動力，破壞效果就更明顯了。
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Solar sail更加值得重視的是大號的塵埃（比如100微米以上）。如果飛船速度達到0.3倍光速，一顆這樣的塵埃攜帶的動能相當於一個以時速100公裏執行的火車頭（100噸）。這顆塵埃可以毫不費勁的穿透飛船，蒸發掉撞擊路徑上的一切物質，對飛船造成致命傷害。
這樣的塵埃的密度大約是每立方米會有10^-17顆。在上面的例子中，這樣的撞擊會發生大約400次。
在飛船的前方安裝一個防護盾是一個常見的思路。但是要抵擋這樣的高能撞擊，對防護盾的強度和厚度都有很高的要求。這樣的護盾也是一個巨大的負載，大大增加了飛船對燃料的需求。
這是一個比較保守的估計。高速飛船的航程肯定不會局限在離我們最近的比鄰星，對於上千光年的航程來說，0.3倍光速也是一個比較低的速度。所以，危險程度會成倍的增加。
星際空間的 氣體 以氫為主，還有少量的氦和更少的重元素。所以我們這裏主要討論氫帶來的問題。在星際空間中，平均密度是每立方米1.8個氫原子。我們知道，一個氫原子包含一個質子和一個電子。在和飛船高速撞擊的瞬間，氫原子會離子化——質子和電子會分離，形成質子束和電子束，穿透船體，直接對飛船內的人體和電子儀器形成輻射傷害。
然而，這個效果只有在比較高的速度下才會出現。比如，如果飛船速度達到0.9倍光速，質子流產生的輻射量可以達到每秒79西弗，這遠遠超過了致命的輻射量（6西弗）。同時，質子和飛船的相互作用也會產生大量的熱，足以在很短的時間內讓人體的溫度上升到沸點。所以，如果飛船以這個速度飛行，乘員會在幾秒鐘內死得幹幹凈凈。
由於質子和電子都是帶電粒子，所以很容易想到的一個辦法就是用磁場偏轉來保護飛船。為了有效的保護飛船，磁場範圍需要大大超過飛船的範圍。然而，在飛船上制造一個足夠強度的磁場難度也很高。首先，產生高強度磁場的器材是一個巨大的負載；其次，磁場不能覆蓋飛船內部，以免對飛船內的電子儀器產生影響；我們還必須避免粒子從磁場邊緣折返，進入飛船；最後，目前還沒有能夠產生這種磁場的技術。
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CERN is Creating the Spaceship Shields of the Future幸運的是，如果速度較低，輻射影響就不大了。比如，如果飛船速度在0.5倍光速以下，輻射可以忽略不計。但是這個速度限制對上千光年的遠航是一個巨大的障礙。另外，接近光速的飛行的一個好處是，飛船上的相對論時間膨脹效果可以節約乘員很多時間，讓他們可以在有生之年跨越巨大的距離。然而，在0.5倍光速下，時間膨脹只有15%的效果，這個好處幾乎就沒有了。
