利用核反应或放射性衰变释放出热量加热工质(工作介质)产生推力的火箭发动机。这种发动机的比冲高、寿命长,但技术复杂,只适用于长期工作的航天器,也可用于运载火箭的高能末级。核火箭发动机根据核反应方式的不同分为三种类型:放射性同位素衰变型、核裂变型和核聚变型。相应的发动机称为放射性同位素火箭发动机、核裂变型火箭发动机以及热核火箭发动机。核反应堆中的核反应物质依状态不同分为固体堆芯和气体堆芯。放射性同位素火箭发动机的推力较小,一般在1牛以下,比冲为250~800秒。核裂变型火箭发动机比冲较高,采用固体堆芯可达750~1200秒,采用气体堆芯则高达 5000~10000秒。目前应用的是放射性同位素火箭发动机,主要是航天器调姿用。核裂变型和核聚变型发动机目前尚在研究中,没有实际应用。
核热推进系统NTP使用核反应堆将推进剂加热到极高温度,然后将热推进剂通过喷嘴排出,产生推力。与传统的太空推进技术相比,NTP的推重比约为电推进的1万倍,比化学推进的比冲高2-5倍。
据说是核能产生电能,电能产生电离子,再把离子喷射出去产生推力。
从目前的技术来说的确很有挑战性,因为以受控核反应形成的核动力需要大量纯净淡水进行冰却。这也是为什么目前使用核动力的装备均体型较大,而且必须有能力提供充足的纯净淡水。
当然,现在冷取技术也在不断地进步。核动力穿梭机如果体型较大同时能够有合适的冷取技术,也并非不可能。