核熱火箭草圖
內華達州，1967年12月1日：NERVA XE，世界上第一台實驗性核熱火箭引擎。
核熱火箭（核熱力火箭，核引擎）是把諸如氫的工作流體在核反應堆中加熱，接着從火箭發動機噴管中噴出產生推力的一種火箭發動機。理論上核熱火箭的比沖（排氣速度）可以輕鬆超越當前服役的所有化學火箭，如RL-10。由於火箭方程指明了火箭的速度增量與火箭的排氣速度成正比[1]，故在火箭中使用核熱火箭可以在同樣推進劑質量下將載荷質量極大地提高。
美國和蘇聯都曾測試過核熱火箭，並探討過核熱火箭的多種用途，包括在載人航天中的用途。
大多數核熱火箭通過將核反應堆產生的熱量傳遞給工質，並將高溫工質中的分子動能通過拉瓦爾噴管轉換為工質的定向動能排出火箭噴口[2]。所以，反應堆能加熱工質所達到的最高溫度直接決定核熱火箭的噴氣速度（換算為比沖）和推力。
由於現有材料的限制，故不同的核反應堆結構和類型能夠容忍不同的堆芯溫度而直接影響核熱火箭的比沖。
不同類型的核熱火箭使用不同種類的核反應堆加熱推進劑。核熱火箭是一種火箭，所以它的比沖與堆芯溫度正相關且與推進劑的分子質量負相關。在給定同樣推進劑的情況下，反應堆堆芯溫度越高，它的比沖越高。
固態核心
一個固態核心的核熱火箭使用固態的核燃料進行裂變反應以加熱推進劑。這是世界上唯一一類進行過試車的核熱火箭：RD-0410和NERVA項目中開發的核熱火箭都屬於這個類型。如果使用液氫作為推進劑則可以達到這一類核熱火箭的最高比沖，在1000秒左右[3]。這種類型的核熱火箭的主要限制在於其中核反應堆組件的強度和耐熱能力。
- ^ Циолковский, Константин Эдуардович. tsiolkov-issledovan-1914.pdf (pdf). 1914 [2020-11-25] （俄語）.
- ^ 解家春; 霍紅磊; 蘇著亭; 趙澤昊. 核热推进技术发展综述. 深空探測學報. 2017-10-01, 4 (2017) [2023-07-17]. doi:10.15982/j.issn.2095-7777.2017.05.003.
- ^ 蘇, 著亭; 楊, 繼材; 柯, 國土. 空间核动力. 上海交通大學. 2016: 11–58.
