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초기 원자로 설계와 개발에 선구적 업적을 남겼다. 1938년 케임브리지 매사추세츠공과대학의 로저스 연구소에 전임 연구원 자격으로 들어간 그는 강한 자기장에서 사용되는 초기 형태의 냉동장치를 개발했다.

제2차 세계대전중 맨해튼 계획을 위한 전자기적 우라늄 분리 공정을 연구했으며, 테네시 오크 리지에 세운 시험 우라늄 공장의 기술 감독관이 되었다. 1946년 로스앤젤레스에 있는 북아메리카항공회사에서 특별연구소 책임자가 되어 원자력비행기 개발을 시도했다. 그는 나트륨을 냉각제로 쓰는 원자로를 처음으로 설계했는데, 이것은 고속증식로 개발에 널리 응용되어왔다. 그는 전기 생산과 바닷물의 소금 제거에 쓰이는 중수 원자로도 개발했다.

북아메리카항공회사의 스타 연구단은 1951년부터 인공 위성과 우주선의 동력원으로 쓸 수 있는 소규모의 원자로를 개발하는 데 착수했다. 5년 뒤 미국원자력 위원회는 보조원자력 시스템(SNAP) 계획을 후원했으며 스타는 이 계획의 책임을 맡았다. 1965년 우주 공간에 발사된 SNAP-10A는 무게가 440㎏에 달했는데, 43일 동안 500W의 전기를 발전시키면서 성공적으로 작동했다. 스타는 1966~73년 로스앤젤레스 캘리포니아대학교 공과대학 학장을 지냈으며 1974년부터 스탠퍼드대학교 고문 교수와 전력연구소 소장(1973)을 맡고 있다.

연구논문 출판 외에도 원자력이 경제·사회에 미치는 충격에 관한 논문 등을 썼다. 공동저술로 〈나트륨-흑연 원자로 Sodium-Graphite Reactors〉(1958)가 있다.