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核能火箭發動機用核燃料作能源，用氫作工質，由核反應或放射性衰變釋放熱能加熱工質，經噴管膨脹加速后高速排出，產生推力。核能發動機還在研究中。
核能火箭發動機是以核裂變或核聚變產生的能量轉化為推進動力的裝置。相形之下，傳統的火箭發動機從本質上講都屬于化學推進發動機。由于核反應中單位質量物質產生的能量理論上是化學反應能量的108倍左右，這就意味著核能火箭比化學火箭產生的推力大得多，飛行速度也快得多。
由于核能確實是一種高效的能源，所以發達國家對核動力航天發動機的研究也由來已久，經歷過幾番起落，最近的一項計劃則是由于冷戰的結束而宣告流產。
不過這類研究并沒有銷聲匿跡，《新科學家》雜志不久前披露，美國科學家波韋爾和梅斯等人非�？春眠@項研究在遠距離太空探索中的潛力，并為此在1997年創辦了一家小公司�，F在他們正著手制造一種可靠、輕便的核能引擎，這種新型的發動機被稱做“微型反應堆引擎”(簡稱MITEE)。一旦研制工作徹底完成，MITEE便可以讓飛行器飛得更快、更遠，完成以前化學燃料火箭所不能完成的多項任務。以木星探索為例，由于需要借助行星引力場來加速，老式的“伽利略”號需用6年的時間來完成飛行，可如果用MITEE來做推進器的話，則僅需2年便可以直接飛往木星。若是飛往冥王星，傳統的探測器要花費10年時間，而新型探測器僅需5年即可。不過梅斯認為，MITEE最具革新的方面是它能讓飛行器往返于地球和外太空之間(這在當前的技術條件下是無法實現的，還沒有一種飛行器能夠攜帶足夠的燃料完成這樣的任務)，比如，探測器降落到冥王星、木星衛星等星球的表面后，可使用當地冰層中的氫為自己補充動力原料，然后再飛回地球。
中國科學院院士朱森元認為，核能航天發動機的確是一種高效發動機，不過，人類使用它則需要有恰當的方式。一般說來，在從地面起飛到外太空的過程中，用化學燃料發動機產生的推力可以比自身重量高出(即推力重量比)50—90倍，有的甚至高達100倍，而核能發動機的推力重量比很小，難以做成火箭助推器。所以如果首先利用化學發動機把核發動機送入太空軌道，再利用核能發動機為航天器提供動力，這倒是實現星際航行的好方法。
與朱院士的想法不謀而合，前面提到的波韋爾等人正在研制一種載有MITEE的核動力小型木星探測器，探測器長1.9米，翼展1.7米，整個結構重約220公斤。探索木星時，由一艘母船將其運到木星，在一定的軌道上脫離母船進入木星大氣層，在木星的大氣層中，當探測器的速度足夠大時便啟動引擎，此時MITEE便可以就地取材，利用木星大氣給自己提供動力。
另外，由于核動力引擎畢竟是一種反應堆，所以一旦發射過程中出現故障或失敗，對地球上的生物就會產生放射性危害。因此科學家建議，火箭發射開始階段使用傳統的化學燃料，當到達大氣層一定高度時，再啟動核動力發動機，這樣便可以大大減少其對地球生命可能造成的傷害。
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