La idea de una nave espacial autorreplicante ha sido aplicada, en teoría, a varias tareas muy distintas entre sí.
En teoría, una nave espacial autorreplicante podría ser enviada a sistemas estelares vecinos, donde buscaría materiales en bruto (extraídos desde asteroides, lunas, gigantes gaseosos, etc.) para crear réplicas de sí misma.
La sonda madre original podría continuar su misión primaria dentro del sistema estelar.
En su relato corto Lungfish (ver ejemplos en ficción más adelante), David Brin toca esta idea, señalando que las máquinas autorreplicantes lanzadas por diferentes especies podrían entrar en competencia con las de otra (en una forma darwinística) por los materiales en bruto, o incluso tener misiones que se confrontan.
Los primeros análisis ingenieriles cuantitativos de tal tipo de nave espacial fueron publicados en 1980 por Robert Freitas,[1] en un estudio en el que el diseño no replicante del Proyecto Daedalus fue modificado para incluir todos los subsistemas necesarios para la autoreplicación.
Por lo tanto en primer lugar cualquier raza inteligente no habría, razonan Sagan y Newman, diseñado sondas von Neumann, y tratarían de destruir cualquier sonda von Neumann encontrada tan pronto como fueran detectadas.
Mientras que von Neumann nunca aplicó su trabajo a naves espaciales, otros teóricos sí lo han hecho.
El filósofo de Oxford Nick Bostrom discute la idea acerca de que una poderosa futura superinteligencia creará sondas von Neumann interestelares y para viajes espaciales eficientes y costo-efectivas.
Como una nota final, este patrón de terraformación y colonización no necesita ser automatizado.
Llevado a su extremo, este podría combinar naves hábitat autorreplicantes, con tecnologías tales como realidad virtual, cerebros en cubetas y regeneración de tejidos para transformar en forma eficiente los recursos cósmicos en sujetos significantes vivos libres de sufrimiento.