宇宙飞船是用核动力吗？

首先得定义一下什么是核动力？可能有人觉得这问题很好笑，其实没想像的那么简单。注意核能在太空有三种——加热、供电、推进。我认为单纯的用核能例如放射性同位素衰变的能量加热和发电不算真正意义上的核动力，只能算核供暖、核供电。必须真正把核能用作推进、机动上才属于核动力。所以先驱者10、11号、旅行者（航海家）1、2号、伽利略号、尤利西斯号、卡西尼号、新地平线号（新视野）等用核电源、核加热的航天器严格意义上不属于核动力飞船。

目前核推进还主要分成核热推进、核电推进、核脉冲推进。

那现实中有没有航天器使用过核动力推进？还真有，在1967-1988年间苏俄陆续发射了一系列携带迷你裂变堆的间谍卫星，其使命是用雷达搜索大洋上的美国航母舰队。这些卫星中第一批（包括坠毁在加拿大的宇宙954号）只是用核能供电，不算真正意义上的核动力。

宇宙954号间谍卫星

第二批使用了新设计，反应堆发电除了供养电子设备外还驱动了霍尔效应推进器（算一种离子推进器）用来稳定轨道，这属于核电推进，当然是核动力。下面是几张第二代雷达型海洋监视卫星的图，尖头部分是反应堆，其后锥形部分先后是屏蔽和散热器。

如果不把条件限于天上飞的话，好奇号火星车也都是核动力，都是用放射性同位素衰变发电驱动电动机。

至于没变成现实的计划、方案，那真的数不清。之前NASA长期钦定的载人火星任务第一方案就是核热火箭推进，原理很简单，用炽热（温度近3000开）的裂变堆堆芯直接加热液氢，把液氢瞬间汽化膨胀喷出，效率是最好的氢氧火箭的两倍。当然最近几年NASA的口味有变化，更倾向太阳能电推进去火星了。

本世纪初NASA还有一个大胆的木星冰卫星轨道器（JIMO）计划，是用功率200-400千瓦的裂变堆驱动质量50吨左右的大型无人飞船前往木星探险，借助核电推进强大的力量会先后进入木卫四、木卫三、木卫二的轨道，进行非常细致的考察，甚至可能携带木卫二著陆器钻冰研究。

还有一个上世纪60年代的猎户座计划也很著名（不要和后来NASA的猎户座飞船搞混了），是通过陆续引爆一系列特殊设计的微型核弹冲击飞船底部有减震器保护的特殊坚固推板猛推飞船。这叫核脉冲推进，非常强大。能让满载质量10000吨的巨型飞船直接从地面起飞，用3年往返土星。这计划美国空军主导的，希望通过核脉冲推进建立一支可怕的太空舰队，能装好几百枚核弹头从太空毁灭苏联，角色类似太空版的弹道导弹核潜艇，每艘核脉冲太空战舰质量大约4000吨，差不多是国际空间站的10倍，据说空军把设计模型给肯尼迪过目时把总统吓懵了。因为太烧钱以及起飞时带来严重核污染、政治等原因，被国防部长麦克纳马拉砍了经费就夭折了。

最后再强调一下目前人类太空中的使用核能分核衰变、核裂变。核衰变本身我不想多罗嗦，那是常识。放射性同位素衰变已经广泛用作发电和加热，因为结构简单、辐射低、相对轻巧、安全（不会爆炸或者堆芯熔化）。连玉兔号月球车都有核加热装置也就是放射性同位素加热单元（RHU）。

使用核衰变发电的装置通常俗称核电池，原理分四类——用衰变热给热电材料或者热离子装置直接热电转换、把辐射用荧光材料转换成光再用光伏电池发电、用衰变产生的Alpha、Beta这样的带电粒子直接发电，还有就是用衰变热驱动热机例如斯特林发动机再带动发电机发电。因此我不喜欢用RTG（放射性同位素热发电机缩写）这词，更喜欢RPS（放射性同位素能源系统的缩写）这个更广义。

RPS的缺点是能量输出低、功率会随著燃料半衰期而逐渐降低、无法开关衰变、燃料例如钚238太贵。为什么那么多放射性元素里非要用钚238？因为钚238在衰变能量强大的同时半衰期相对长，达87.7年——也就是说用了87.7年燃料输出能量才降低一半。并且钚238衰变发射Alpha粒子辐射，Alpha粒子是不带电子的氦原子核，电离能力很强但穿透力很低使得屏蔽能相对轻薄，对于目前对重量敏感的航天器非常重要。注意了分清钚238和239，钚239才是用于核弹里的裂变材料。由于钚的半衰期短，太阳系形成时的钚都已经衰变成其他元素了，所以钚只能通过核反应堆人工生产。例如从高放射性反应堆乏燃料中进行复杂的同位素分离，或者用特殊的高中子通量反应堆生产，都麻烦而昂贵。不像铀那样有天然铀矿、提炼浓缩。

核裂变的优点是功率很强大，燃料相对便宜、可以根据需要开关调整功率。缺点是辐射大需要厚重的屏蔽、系统复杂可靠性相对低、相对笨重。现在只有苏俄在太空真正实际应用过裂变堆。美国曾经发射过一个实验性的SNAP-10裂变堆上天。后来也有诸多计划例如前面提到的木星冰卫星轨道器，但最后都被砍了。近来NASA又在搞10千瓦级的迷你裂变堆，希望这计划最终能修成正果。

至于太空核动力飞船以及核反应堆等的具体设计，那是大坑讲起来太复杂了。

小型堆可以用于解决核热推进吗？?

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我以前还回答过有关问题

有电推要啥核动力自行车啊?

黎明电力推进系统，话说不是有把氙气转化为动力的黑魔法吗

睿智的小绿人（滑稽）

@ncc21382 这位朋友的回答写的很好，从原理到应用都说到了，很细致。不过他的答案里有点错误，错的不厉害，很有可能是笔误，但这种错误很容易误导人，特别是对航天史了解不深对此题感兴趣的朋友。鉴于这位朋友关闭了评论，所以本人就开个答案提一下子，希望这位朋友不要介意（毕竟最近科普圈内出了点风浪）。

阿波罗月球车并不是核动力的

如果不把条件限于天上飞的话，那阿波罗月球车、好奇号火星车等也都是核动力，都是用放射性同位素衰变发电驱动电动机。

好奇号火星车（包括其孪生兄弟2020火星车）是由放射性同位素热电机（RTG）供电没错，但阿波罗月球车（Lunar Roving Vehicle）并不是核供电的。

电源由两个36伏的银锌不可充电电池提供，容量为121安时。这些电池用于驱动和转向。同时安装在LRV前面的36伏公用电源插座也为通信继电器单元或电视摄像机供电。无源热控制使电池保持在最佳温度范围内。
Power was provided by two 36-volt silver-zinc potassium hydroxide non-rechargeable batteries with a capacity of 121 amp-hr. These were used to power the drive and steering motors and also a 36 volt utility outlet mounted on front of the LRV to power the communications relay unit or the TV camera. Passive thermal controls kept the batteries within an optimal temperature range.

——The Apollo Lunar Roving Vehicle（The Apollo Lunar Roving Vehicle）

红圈内包括电池组、控制导航元件及应急保护模块（图源THE LUNA ROVING Vehicle_HISTORICALE PERSPECTIVE)

不过，（稍微跑下题）阿波罗计划中确实有使用过放射性同位素热电机RTG进行过供电。稍微了解阿波罗计划飞船的朋友不免会问，阿波罗飞船的指令/服务舱由燃料电池供电，登月舱由电池组供电，而上面也提到月球车由银锌电池供电，那是什么由RTG供电呢？答案是从阿波罗12号开始使用的阿波罗月面实验套装（Apollo Lunar Surface Experiments Package，ALSEP）。ALSEP中的仪器供电由一部RTG放射性同位素热电机提供，设备使用钚238发热的热电偶效应产生大约70w的电源功率。