霍金的“突破射星”计划，目标任务就是研发出一台纳米飞行器，让人们能够在有生之年，实现飞往距离我们最近的半人马座阿尔法星，并且通过飞行器上的探测器发回照片，让人们进一步了解半人马座阿尔法星系的基本情况。对此，“突破射星”计划的合伙人米尔纳在发布会上，对这一计划进行了详细介绍：纳米飞行器中存在质量很轻、以克级为单位的晶片。晶片中包含着光子推进器、相机、导航和通信仪器等，虽然东西比较多，但是它的尺寸却只有一枚邮票那么大，只是比邮票稍微厚一点点。更重要的是，它的制作成本非常低，相当于一个苹果手机的成本，这也说明这种纳米飞行器可以进行大规模的批量生产。
按照“突破射星”计划，科学家们需要先在地球上建造一个大规模的激光发射器，然后在这里发射一枚火箭，将数千个纳米飞行器带入到太空当中。纳米飞行器进入太空之后会张开光帆，这样，地面上的激光发射器通过聚焦激光束，向太空发射能量强大的激光，纳米飞行器通过打在光帆上面的激光，为自己提供飞行动力。而这一理论，是霍金根据天文物理定律计算出的最可行的方式。通过上文的描述，我们可以得知，霍金的纳米飞行器主要由两部分组成：邮票大小的“星芯片”以及只有几百个原子那么厚的“太阳帆”。其中，携带摄像、推进器等设备的晶片就存在于“星芯片”当中。
太阳帆，就是依靠太阳的光来压动帆面，从而产生推力的一种结构。科学家们一直认为太阳帆是人类星际旅行的唯一希望，不过太阳光的光压非常小，据计算，1平方米的帆面上产生的推动力只有0.9达因，这个概念就相当于它产生的推动力还不如一只蚂蚁的体重。这样的话，如果要达到星际旅行，就需要太阳帆的帆面非常大，所以可以将太阳帆折叠起来，通过火箭被送入太空之后再打开。简单来说，太阳帆就是人们利用太阳光进行宇宙航行的一种航天器，但是由于阳光的推力非常小，这种航天器无法在地面展开起飞，而是需要一个载体将它送入到太空当中。在没有阻力的太空，太阳光的光压产生的推动力能够提供非常高的加速度。
不过虽然如此，太阳帆仍旧是人们实现星际旅行的唯一希望。如果不以太阳光作为推动力，那么在星际航行当中，飞船就需要携带大量的燃料，这是很不现实的。而如果有了太阳帆，那么这一问题就解决了，而且还能够使飞船在太空当中停留足够长的时间——只要有太阳光，飞船就会不断地获取飞行的动力。在霍金的“突破射星”计划之前，人类就曾经研制过以太阳帆为动力的宇宙飞船“宇宙一号”。宇宙一号是世界上首次使用太阳帆作为航天飞行动力装置的航天器，曾先后两次发射，第一次是在2001年，这次试验因为没有与火箭分离而坠毁；第二次发射是在2005年，不过这项试验因为宇宙一号没有被成功送入预定的轨道而宣告失败。虽然两项试验都以失败告终，但这并不意味着人类对宇宙探索的失败，太阳帆的开发研制正在逐步带领人类进行宇宙太空探索旅行的新革命，而霍金的“突破射星”计划利用太阳帆进行星际航行正是对此的又一次实践。
通过“突破射星”计划的太阳帆建设任务描述可知，整个项目的实施过程大致经过了如下几个阶段：第一，在海拔较高的高原地带建设范围为几公里的激光相控阵，并保证准备和存储足够多的电量；第二，利用火箭发射几千个纳米飞行器到预定的轨道上，采用适应光学技术消除地球上空的大气层对于激光光束的干扰；第三，纳米飞行器的光帆打开后，把激光光束聚焦在那些光帆上，并且在短时间内让纳米飞行器的速度达到光速的20%；第四，太空中的纳米飞行器有几千个，这些不可能都完整保存，有一部分可能会因为遇到星际尘埃而撞毁，剩余的纳米飞行器将会利用其携带的通信系统将拍摄到的照片和其他探测到的数据送回到地球；第五，利用纳米飞行器上的激光探测系统收集4光年时候的数据。
根据霍金的项目团队介绍，“突破射星”计划中一些关键的要素到目前为止已经实现，而其他的也可以在近几年之内成为现实。霍金团队也非常欢迎外界到他们的项目网站论坛来积极提供意见和想法。结合美国2015年公布的《2015年NASA一体化技术路线图》报告来看这个项目，不难发现其难点主要集中在两个部分：一是需解决星际航行中的先进空间推进问题，包括定向能和太阳帆两种推进方式。基于以往宇宙一号试验的失败，“突破射星”计划当中，提出纳米飞行器的大致构想是这样的：在地面高纬度地区的几公里范围内放置激光相控阵，通过激光给进入太空的纳米飞行器加速，直至达到20%的光速。这种定向能推进技术与以前传统的化学推进技术相比较，有不可比拟的优势，不过当前科学家这项技术的成熟度还一直停留在理念阶段，并没有通过实验验证。不过霍金表示，最快5年，这项技术就会达到成熟；第二个难点就是纳米飞行器当中装置的探测器如何小型化。这其中包括了很多问题，例如纳米技术和材料、结构和制造等。若要实现星际旅行，“突破射星”计划最需要解决的就是这两个基础性的前沿科技问题。
不过，虽然实行“突破射星”计划当前和面临着一些技术上的障碍，但星际航行一直都是人类的梦想，即使实现这一梦想需要解决很多的难题，霍金也仍然相信，扎扎实实的基础研究加上大胆的科学构想和设计，以及充足的科研资金的支持，在当前这样开放的科学创新环境之下，没有什么梦想是不可能实现的。正如他自己所说：“梦想实现的速度可能比我们想象的要快得多。”而我们也更愿意相信，同时也在期待，在有生之年可以真正看到半人马座阿尔法星系“三个太阳”的壮观景象。