核动力飞船是以核能为动力的飞船。目前化学燃料的火箭推力太小并且持续力太低，而安装了核动力的飞船和探测器，由于推力强大，不必利用行星引力，更不必担心航线的限制。核动力火箭无论是在动力上还是续航力上都有传统火箭无可比拟的优势，是未来航天业的必然趋势。

20世纪50年代初，核动力航天器诞生于美国。美国的核动力航天器以同位素航天器为主，应用于导航、通信、气象等领域。苏联则以核反应堆航天器为主，大都应用于军事海洋监视。1958年，美国核科学家泰勒提出了猎户座计划。1978年，核动力的苏联海洋侦察卫星“宇宙-954”坠毁于加拿大西北部，造成近10万平方公里的放射性污染。迫于太空无核化的压力，苏美两国分别于1988年、1994年终止了核动力航天器的研究和发射。进入21世纪，受载人星际航行需求的牵引，美俄重启了兆瓦级以上的核动力航天器研发计划。2003年初，美国航空航天局开始研制不载人的核动力火星飞船。2009年10月，俄罗斯计划制造核动力宇宙飞船。2014年8月，欧盟完成了核动力航天器推进系统的技术开发路线图。中国也在积极研制空间核反应堆技术，2018年，中国国防科工局向媒体公布了“十三五”时期中核集团的未来发展蓝图。

核动力飞船的核动力利用方式有热核火箭、核脉冲推进、核电推进三种。太空飞船应用核动力仍存在安全隐患，核辐射对宇航员造成威胁的问题亟待解决。核裂变动力飞船可以将宇航员以更快的速度送往火星以及火星之外更遥远的宇宙空间，任务时间和费用降低，行星际探索会大规模展开。

截至2021年，化学推进是航天的主流动力形式，但化学火箭的效率以及能量密度都不高。作为载人飞船的主要动力，核裂变动力飞船可以将宇航员以更快的速度送往火星以及火星之外更遥远的宇宙空间，任务时间和费用降低。

核动力系统是星际航行领域最具前景的太空动力来源。第一，使用化学燃料的航天器推力难以持久，每次发射必须寻找合适的发射窗口，以便利用行星的引力来加速。核动力航天器的推进系统相较于传统化学燃料航天器，负荷的承载量大，进入行星轨道并返回地面的方式灵活。第二，传统太阳能电池板不能满足载人星际航行的能量需求，必须依赖于核电系统的有效稳定供给。第三，核动力航天器结合了空间技术和核技术的特长，受到航天大国的关注。

20世纪50年代初，核动力航天器诞生于美国。美国的核动力航天器以同位素航天器为主，应用于导航、通信、气象等领域。中国火箭专家钱学森在美国期间也曾参与过这项研究。美国的成就是推力较小的核能离子火箭，这种火箭适用于行星探测器，但不适用于载人航天。苏联则以核反应堆航天器为主，大都应用于军事海洋监视。

1958年，美国核科学家泰勒提出了“猎户座计划”。根据计划，猎户座火箭将从美国内华达州杰克斯平地核试验场发射升空，整个火箭和飞船加在一起有16层楼高，飞船尾部的推进盘直径41米，发射平台由8座高达76米的发射塔组成。在起飞阶段，以每秒一枚的速率引爆100吨三硝基甲苯当量的小型原子弹；当火箭被发射升空后，它的尾部每10秒钟就要引爆一颗相当于2万吨TNT当量的小型原子弹。猎户座计划释放的核辐射尘会污染地球环境，这是猎户座计划最终没能实现的原因之一。

1978年，核动力的苏联海洋侦察卫星“宇宙-954”坠毁于加拿大西北部，造成近10万平方公里的放射性污染。迫于太空无核化的压力，苏美两国分别于1988年、1994年终止了核动力航天器的研究和发射。

进入21世纪，受载人星际航行需求的牵引，美俄重启了兆瓦级以上的核动力航天器研发计划。2001年以来，俄罗斯航天署制定了以月球基地和载人火星探测为代表的、以空间核动力技术支持的远景发展计划。

2003年初，美国航空航天局开始研制不载人的核动力火星飞船。它采用固体堆芯式核裂变火箭发动机，发射时先用化学燃料火箭将它送入800千米以上的绕地轨道，然后核火箭才开始工作，推动飞船冲出地球引力范围，最终抵达火星。2004年1月，小布什发布太空探索愿景，提出了重返月球和载人登陆火星等太空探索的任务。

2009年10月，俄罗斯航天部门负责人称，俄罗斯打算制造核动力宇宙飞船，配置的核反应堆功率将达兆瓦级。核动力飞船的初步设计可能于2012年前完成，建造过程预计9年，花费170亿俄罗斯卢布（约合6亿美元）。

2014年8月，欧盟完成了核动力航天器推进系统的技术开发路线图。中国也在积极研制空间核反应堆技术，计划2015年完成地面试验，2020 年定型，2025 年发射“百千瓦级核反应堆试验星”，进行在轨演示验证，掌握超大功率空间核反应堆电源技术。2018年，中国国防科工局向媒体公布了“十三五”时期中核集团的未来发展蓝图，中国将加快在空间核动力技术领域的研发和应用。

2018年，美国宣布会在2021年将科研重心转移到核动力发动机的研发之上。2020年2月，美国国防高级研究计划局（DARPA）在2021财年的预算中提出了一个被称为敏捷月球操作演示验证（DRACO）的计划，此前这个项目叫做“火箭核反应堆（ROAR）”，这标志着美国准备重启核动力火箭的研究计划。

　　

中国也有类似的核能火箭项目，但据估计，真正意义上的核能飞船至少要到21世纪50年代才可能研制成功，这还需要实现对核聚变的完全控制。目前，化学火箭仍然占据主导地位，尽管它们有许多缺点，但由于其巨大的推力，化学火箭将在很长一段时间内继续统治全球航天领域。

安装在航天器上的核反应堆可以使用由裂变释放出的能量来加热一股氢气流，然后将它从火箭喷嘴喷出， 它的速度会远高于单纯燃烧氢与氧， 这种设计被称为热核火箭，理论上其效率至少是常规化学火箭的2倍。 1966年，美国洛斯阿拉莫斯实验室曾制造了一个实验性的发动机，作为1978年美国航宇局载人火星任务的一部分。1972 年，由于预算原因，该项目被取消，但这个发动机的原型机被认为取得了圆满成功。它在地面上进行了成功的测试，以满负荷运行了28分钟。

还有一个更为高效的核推进方式，直接利用核爆炸 , 被称为核脉冲推进。 它会在飞船的后方引爆一系列小型的核弹，这些爆炸会推动一块重型的钢板，它连接着阻尼活塞，以此来把爆炸冲击减缓成连续的加速。1958年，美国的猎户座计划就是利用核爆炸作为推进方式。

美国航宇局的曙光探测器和日本的隼鸟2号都已经证明，电推进系统能以低廉的成本获得极高的效率。但如果离子引擎由核反应堆而非太阳能电池板供电的话，其可用的推力会急剧增加。俄罗斯的克尔德什研究中心研发的一个由一兆瓦核反应堆所驱动的核电推进系统，它的功率是使用太阳能电池板的曙光探测器的750倍以上，可以用作核动力太空拖船，把卫星送入更高的轨道，或者是清除太空垃圾。

核动力飞船计划的最终目的是进行大规模的太空探索计划，这包括对太阳系的全面勘探，长期载人任务，以及对近地外行星和小行星的详细研究。利用核能推进技术，飞船能够获得更长的飞行时间和更大的推力，这使得它们能够抵达遥远的太空目的地，为人类提供前所未有的探索机会。

核动力航天器自诞生之日就注入了军事基因。冷战时期典型的核动力航天器，美国的“子午仪”和SNAPSHOT，苏联的“猎户座”和RORSAT，都应用于军事领域。随着各大国竞相抢占太空制高点，太空军事化难以逆转。无论是充当“航天母舰”角色的空间站，还是穿梭于星际之间的航天飞机和宇宙飞船，核动力航天器使得在太空实施侦察监视、指挥控制、拦截摧毁、支援保障等一系列作战活动成为可能。研发具备兆瓦级功率水平的核动力航天器，将是体现国家科技实力的深空探测和更具战略威慑的空间武器的有力支撑。

核动力飞船配置的核反应堆功率预计达兆瓦级，远超俄罗斯20世纪“美苏冷战”时期制造的核动力卫星。这一计划如果成功，会使俄罗斯航天技术达到新高度，超越其他国家发展水平，也会大幅提升俄罗斯新一代载人飞船试验船的性能、降低飞船发射和运行时的能耗，同时有助于能源创新产品的研究工作。

科学家们对于核动力太空旅行的前景充满信心。有了核动力，人类可以到火星上去探索未知世界，可以在月球上建设永久基地，可以对木星那颗冰冷的卫星“木卫二”探个究竟，还能发射无人飞船到地球所在太阳系之外的浩瀚宇宙，长达十年无需返回，动力几乎不会衰竭，可以连续完成探测任务。

太空飞船应用核动力仍存在安全隐患，核辐射对宇航员造成威胁的问题亟待解决。核动力飞船内的辐射量相当于每天做8次X光胸透。宇航员从太空返回之后，肌肉量一般会减少30％，骨量减少10％。

核动力火箭从地面发射时可能造成辐射危险。外层空间中核动力火箭能源效率是普通火箭的两倍，在执行运载宇航员和物资器材任务等方面拥有诸多优势。——美国航空航天局博罗夫斯基评

这是一系列诱饵式测试气球中的一个，目标是某些有钱却不理智的西方国家或者企业。——俄罗斯航天项目顾问、美国工程师詹姆斯·奥贝评

把核材料置于太空不安全。它们可能对飞行器重返地球构成威胁。——国际环保组织成员、俄罗斯人丘普罗夫评

俄罗斯前总统德米特里·梅德韦杰夫评价：“这是一个非常严肃的项目，我们需要找到这笔资金。