早在20世纪初，得知居里夫妇提炼出放射性元素镭之后，俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就预言："一吨重的火箭只要用一小撮镭，就足以挣断与太阳系的一切引力联系。"

那时科幻作家给予这种新能源以充分的关注。H.G.威尔斯在1914年出版的科幻小说《获得自由的世界》中设想了核武器运用在战争中给人类造成的苦难。1926年，雷金纳德-格罗索普在科幻小说《太空孤儿》中第一次将原子能与炼金术联系在一起。 但只有科学家在1938年发现了核裂变的秘密后，核武器及核动力才有可能成为现实。

原子核中蕴含的能量被发现以后，一方面立即被应用于军事，另一方面很多人也开始了和平利用原子能的尝试核电和核动力船舶很快就投入实用，但核动力飞机的尝试却失败了，因为大多数飞机无法运载一个庞大的反应堆50 年代，美国人终于造出了像B-36这样确实能装上一个反应堆的大型飞机，但这个机载反应堆的功率输出却很难满足驱动如此庞大飞机的需求，因此美国不久后就放弃了把B-36改装成核动力飞机的计划。为什么明明能量巨大的核反应堆驱动飞机时反而不如普通的化学燃料发动机呢？这都是因为在目前的技术水平下，原子能转化成动能的过程太复杂了，以致效率低下，或者用术语说，是功率密度不足。通常的船用核反应堆采用了所谓两回路方式第一回路直接从高放射性的堆芯中吸收能量，被加热后把热量带到堆芯以外，加热第二回路中的水，产生蒸汽推动蒸汽轮机先发电，再用电力推动船舶，或是直接通过减速齿轮机构带动螺旋桨产生推力。然而用这种方式驱动飞机无法得到令人满意的效果，因为整套装置太大也太重了，多余的体积和重量完全抵消了大功率带来的好处结果装了类似船用反应堆的核动力系统后，飞机根本就飞不起来。此外，对于飞船，最终的功率输出也不能靠螺旋桨，因为在太空中根本不能指望空气的反作用力，

一个产生动力的装置，单位体积或单位重量能够发出的功率，分别称为体积功率密度和重量功率密度。核反应堆虽然功率强劲，但功率密度确实比较低 　为了在火箭上应用核动力，新的推进原理必须首先开发出来，而且不能借助于螺旋桨这样依靠外部物质，如空气或水的反作用装置。一种核动力火箭的设计图是这样的：首先利用反应堆加热水，让它变成蒸汽，然后高速蒸汽喷射出来，推动火箭。这和苏联科幻小说家设想的“蒸汽原子飞机”有些相似，但作为火箭，必须自带大量工作物质的缺点仍将使得利用原子能加热带来的优点基本被抵消，因为背着大批水上路依旧是个沉重的包袱，而且从水到蒸汽的转换过程浪费的热量也太多。最后，环保组织也一定会反对这一方案的，因为它取消了两回路模式中高、低放射性区的分隔，从核发动机中喷射出的蒸汽必然是高放射性的会造成严重污染。　采用氢气作为核动力火箭的工作物质可能是更好的解决方案，液氢已是最常用的火箭燃料之一火箭携带液氢基本上没有技术难点。利用核反应堆加热氢，只要其最终喷射速度达到或超过目前氢氧火箭发动机的喷射速度，相同重量的火箭就能工作更久，也就可以把火箭最终加速得更快。这里只存在两个问题：首先火箭的最后重量中包括核反应堆的重量，因此它必须尽可能轻。超小型核反应堆目前已能实现。此外，如果在外太空使用，可以不考虑放射性残余物的问题，简单到只有一个质子的氢核也比较不容易产生感生放射性，于是屏蔽层可以作得薄些，喷射出的氢气也可以直接流过反应堆芯，这样就可节省下不少重量，当然环保组织可能还是会反对这个设计。第二个问题看似简单，解决起来却不容易，那就是如何让被加热的气体高速向后喷出。这是个热能转化成动能的问题，其实也是喷气推进技术方面的一个核心问题。目前，已基本研制成功的超音速冲压喷气发动机会是一个很好的借鉴。

物质由于处在高放射性环境中，受到辐射，使原子核发生变化而产生的放射性　以核裂变型反应堆为基础的原子能火箭构想已基本成熟，主要存在的问题是缺乏投资和实质性的需求、能达到的最高速度仍然有限以及环境污染等如果受控核聚变技术能够实现，并且可以小型化，那么也可以用核聚变反应堆当作火箭动力，采用的工作原理则基本与上述方式相同。由于核聚变产生的能量远远大于核裂变，相同重量的核聚变燃料能够运行更长时间并把火箭加速到每秒100千米以上。目前，用激光束照射核燃料，使之在燃烧室内发生核聚变反应的实验已接近成功这种激光核聚变反应堆不需要大尺寸的约束腔容纳反应物，也不需要外加强磁场，小型化的前景比较好。因此或许我们可以期待采用这种原理的聚变核火箭出现。此外，采用磁约束达到高温的“托卡马克”装置最近也取得了较大进展，虽然这一装置较庞大，而且需要超导磁体来产生强磁场，但如果是用于几千吨级或更加庞大的星际飞船也是可以考虑的，它的好处是易于长时间高负荷连续工作，因为在激光核聚变堆中，燃料小球烧完后必须停止工作才能重新装填，

常见的核裂变技术发动机包括核脉冲火箭、核电火箭、核热火箭以及核冲压火箭等，以核热火箭为例，其反应堆结构比陆基核电站的规模要小很多，铀-235的纯度要求更高，达到90%以上，在高比冲要求下，发动机核心温度将达到3000K左右，需要耐高温性能极佳的材料。核动力技术用于太空环境时，也会面临核辐射的危险，如果克服这些困难，那么在核聚变发动机无法实现的前提下，核裂变发动机技术也能为太阳系内的探索服务，甚至可进行无人飞船恒星际之旅，可带来强大续航力，这是传统化学能发动机所不能比拟的。

美国宇航局的科学家目前正在研究新型核聚变动力，2030年的火星载人登陆计划中将会使用到这一革命性动力可极大缩短空间飞行的时间，

核聚变技术目前依然无法作为宇宙飞船的动力，但是科学家认为核聚变技术并不是幻想，可控核聚变在不久的将来就会出现。将宇航员送上一艘前往火星的超高速飞船是完全可以做到的，目前核聚变技术驱动火箭的原理已经在实验室进行了验证，这样的动力系统很可能在短短的90天之内完成飞往火星这颗红色星球的旅程。空间推进公司MSNW的技术人员人员安东尼认为：在9月25日与美国宇航局未来太空工作组的演示过程中，实验室的研究人员获得了对核聚变技术的相关成果。by Ttcx.nEt

一趟往返的火星之旅大约需要500天左右，根据轨道的不同需要的时间也会出现变化，我们目前使用的是传统的推进系统，宇航员需要在宇宙深空中暴露数百天的时间，来自太阳或者宇宙深空的射线都会对宇航员健康构成威胁，长时间的空间飞行会使得骨骼和肌肉出现萎缩、机能降低。美国宇航局目前正在发展新一代的推进系统显然传统的化学能火箭无法满足深空飞行的需要，这项新的推进系统需要在2030年中期投入使用，执行前往火星的载人计划，首席为华盛顿大学的研究人员约翰·斯劳。

NASA创新先进概念计划的研究人员同时也在设计一个潜在的载人火星登陆轨道，只需要210天的时间，相比较于500天的空间飞行时间已经是大大缩短了，时间分配为83天为前往火星、30天时间为停留在火星表面进行考察、剩余的97天时间为返回地球。武器大全

这样的空间飞行需要全新的动力系统，核聚变装置是目前较为可行的方案之一，可以提供强大的能量来源，美国宇航局的未来太空发射系统可以将这一系统发射至地球轨道，也可以通过多次发射在轨道上组装起一艘大型宇宙飞船。按照科学家的设想，我们还需要在飞船上安装太阳能电池板，可以为飞船上的人员提供必要的电力供应，斯劳和他的团队正在建设核聚变反应堆的硬件并进行实验，他们希望在2014年的某个时候能进行一次实验，使得这项新型宇航动力研究计划可以达到一个新的里程碑，