儘管核反應堆在地球上引發了很多爭議，但它可以產生能量和推進力，將大型航天器迅速送上火星，如果需要的話，還可以送上更遠的地方。核火箭發動機的想法可以追溯到20世紀40年代。不過現在新的設計讓核裂變和核聚變推動的星際任務計劃成為可能。

在這些新設計當中，核發動機只用於星際旅行，而不是在地球大氣層中使用。化學火箭將飛船發射到低地球軌道之外。只有在那時，核推進系統才會啟動。一直以來的挑戰是使這些核發動機安全和輕巧。新的燃料和反應堆設計似乎可以勝任這項任務，因為美國宇航局現在正與工業夥伴合作，為未來可能的核燃料乘員太空任務而努力。

如果你想去火星，並在兩年內返回，核推進將是有利的，為了實現這種任務能力，需要推進的一項關鍵技術是燃料。具體來說，燃料需要承受核熱發動機內部的超高溫和揮發性條件。現在有兩家公司表示，他們的燃料足夠堅固，可以用於安全、緊湊、高性能的反應堆。事實上，其中一家公司已經向NASA交付了詳細的概念設計。

在這種設計當中，核熱推進利用核反應釋放的能量將液態氫加熱到約2430℃，約為核電站核心溫度的8倍。推進劑膨脹並以極快的速度從噴嘴中噴射出來。這與化學火箭相比，每質量推進劑可以產生兩倍的推力，使核動力船可以行駛得更遠更快。另外，一旦到達目的地，不管是土星的衛星土衛六還是冥王星，核反應堆都可以從推進系統切換到動力源，使飛船能在數年內發回高質量的數據。

要想從核火箭中獲得足夠的推力，過去需要武器級的高濃縮鈾。商業發電廠使用的低濃縮鈾燃料，使用起來會更安全，但在極度活性氫氣、高溫和化學攻擊下，它們會變脆和散架。然而，位於西雅圖的超安全核電公司（Ultra Safe Nuclear Corp. 技術公司(USNC-Tech)，使用的是一種濃縮到20%以下的鈾燃料，雖然比動力反應堆的鈾燃料等級高，但不能被挪作他用，所以大大降低了核擴散風險。該公司的燃料包含分散在碳化鋯基質中的微型陶瓷塗層鈾燃料顆粒。這些微膠囊將放射性裂變副產品留在內部，同時讓熱量散發出去。

總部位於弗吉尼亞州林奇堡的BWX技術公司，正在根據美國宇航局的合同，研究使用類似陶瓷複合燃料的設計，同時也在研究一種包裹在金屬基體中的替代燃料形式。兩家公司的設計都依賴於不同種類的調節劑。調節劑可以減緩裂變過程中產生的高能中子，使其能夠維持連鎖反應，而不是打擊和破壞反應堆結構。BWX將其燃料塊穿插在氫化物元素之間，而USNC-Tech的獨特設計將鈹金屬調節劑集成到燃料中，燃料保持在一個整體中，能在熱氫和輻射條件下存活下來，而且不會消滅掉反應堆的所有中子。