Un motor de cohete que utiliza una reacción nuclear o desintegración radiactiva para liberar calor y calentar el medio de trabajo (medio de trabajo) para generar empuje. Este tipo de motor tiene un alto impulso específico y una larga vida útil, pero la tecnología es complicada, solo es adecuada para naves espaciales a largo plazo y también se puede utilizar para la etapa final de alta energía del vehículo de lanzamiento.

Los motores de cohetes nucleares se dividen en tres tipos según diferentes métodos de reacción nuclear: tipo de desintegración de radioisótopos, tipo de fisión nuclear y tipo de fusión nuclear.

Los motores correspondientes se denominan motores de cohetes radioisotópicos, motores de cohetes de fisión nuclear y motores de cohetes termonucleares. El material de reacción nuclear en el reactor nuclear se divide en núcleo sólido y núcleo de gas según los diferentes estados.

El empuje del motor del cohete radioisotópico es relativamente pequeño, generalmente por debajo de 1 N, y el impulso específico es de 250 a 800 segundos por segundo. Los motores de cohetes de tipo fisión nuclear tienen un impulso específico más alto, que puede alcanzar los 750-1200 segundos con un núcleo sólido y 5000-10000 segundos con un núcleo de gas.

El motor de cohete nuclear está compuesto por un reactor nuclear, una boquilla de enfriamiento, un sistema de suministro de fluido de trabajo y un sistema de control instalado en la carcasa que soporta la presión de la cámara de empuje. En un reactor nuclear, la energía nuclear se transforma en energía térmica, que calienta el fluido de trabajo. Los fluidos de trabajo utilizados en los motores de cohetes nucleares son todas sustancias de bajo peso molecular, como hidrógeno líquido, helio líquido y amoníaco líquido.

El sistema de transporte envía el fluido de trabajo a la camisa de enfriamiento de la boquilla para enfriar la cámara de empuje, luego ingresa al reactor para calentar y finalmente acelera la descarga a través de la expansión de la boquilla. El sistema de control del motor regula el flujo de fluido de trabajo y controla la potencia del reactor.

Aunque los motores de cohetes nucleares se han desarrollado desde principios de la década de 1960, todavía se encuentran en la etapa experimental y no han sido prácticos. Los principales problemas técnicos del desarrollo son la protección radiológica, la contaminación de los gases de escape, el control del reactor y el diseño de intercambiadores de calor de alta eficiencia.