空间核动力系统利用核能为太空活动提供电力和推进动力,与常规能源相比具有能量密度高、环境适应性强等的优势。美国曾在27次航天任务中使用了7种型号的放射性同位素电源,用于导航、气象、探月、太阳系深空探测等空间任务。该技术已成为美国保持深空探测世界领导地位的核心能力之一。美国近年来依靠新能量转换技术发展新的放射性同位素电源,同时随着载人火星计划不断推进,着手开发空间反应堆系统,预期用于载人航天器及火星表面电源。(1)美国利用近年来取得进展的方钴矿热电偶转换材料,研制增强型多任务放射性同位素电源,输出电功率提高25%;斯特林动态能量转换技术也将带动新型放射性同位素电源发展。(2)美国将在2017年开展Kilowpower反应堆电源样机测试。该电源采用非能动钠热管、铀钼合金整块燃料、斯特林能量转换装置,设计简化、可靠性高、安全性好、开发成本低,输出功率为0.5～10 kW,可提高深空探测任务能力,或作为火星载人前哨基地电源。(3)美国还从2011年加大投资开发核热推进技术,2015年完成燃料选型,目前继续开展燃料研发、反应堆设计、发展战略编制等,将在10年内完成地面测试和飞行测试。反应堆初步设计推力111 kN,燃料元件长度1.32 m,排气温度2 790 K,额定功率563 MW。发动机总体长度8.69 m,比冲940 s。美国空间核动力技术近期发展以深空探测和载人探火计划为背景,但发展前景仍受到投资情况、战略需求、竞争技术发展情况等不确定因素影响。