核火箭的发动机利用核反应或放射性物质衰变释放出的能量加热工作介质，工作介质通过喷管高速排出，产生推力，使宇宙飞船高速飞行。当前比冲最高的化学火箭发动机是液氢液氧火箭发动机，其最高比冲约为450s，已有技术条件下三级火箭所能达到的最高质量数约为10，且基本上已达极限，因此化学火箭的最高速度增量约为10km/s。采用氢气作为工质的核热火箭比冲可达1000s以上，其速度增量大于22km/s，超过了第三宇宙速度(16.7km/s) 可广泛用于将来的空间任务，包括太阳系内的空间任务和星际间的空间任务。
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