À des vitesses proches de la lumière, les rares atomes de l'espace percutent les vaisseaux avec la violence de projectiles explosifs.

Le milieu interstellaire n'est pas totalement vide car il possède une densité moyenne d'un atome par centimètre cube, principalement de l'hydrogène. Selon les lois de la relativité restreinte d'Albert Einstein, l'énergie cinétique d'une particule augmente de manière exponentielle à mesure qu'elle approche de la vitesse de la lumière (c).À une vitesse de 0,2c, ces atomes agissent comme des rayons cosmiques de faible énergie. Cependant, à 0,9c, chaque proton d'hydrogène frappe la coque avec une énergie de 1,2 GeV (gigaélectronvolts). Cela transforme le gaz ambiant en un flux constant de radiations ionisantes capables de détruire les composants électroniques et de briser les liaisons moléculaires de l'équipage.Une étude publiée par le physicien William Edelstein de l'Université Johns Hopkins souligne que pour un vaisseau voyageant à cette vitesse, l'impact des atomes d'hydrogène équivaudrait à être exposé à un faisceau de particules provenant d'un accélérateur de particules comme le LHC. La chaleur générée ferait fondre la plupart des matériaux connus en quelques instants.Pour contrer ce phénomène, les chercheurs de la NASA et d'autres institutions envisagent des déflecteurs magnétiques massifs. Ces dispositifs créeraient un champ de force capable de dévier les particules chargées loin de la structure du vaisseau. Une autre solution consiste à placer un bouclier de glace de plusieurs mètres d'épaisseur à l'avant de l'appareil pour absorber l'érosion cinétique durant le trajet.