早在20世纪初，得知居里夫人提炼出放射性元素镭之后，俄国航天之父齐奥尔科夫斯基就预言：“一吨重的火箭只要用一小撮镭，就足以挣断与太阳系的一切引力联系。”为了实现齐奥尔科夫斯基的预言，向更遥远的宇宙深处进发，科学家一直都潜心研制一种能长时间高速运行的航天运载工具——核火箭。
20世纪30年代，物理学家认识到，原子核是由质子和中子组成的，强大的核力把质子和中子紧密地结合在一起。
由于核力异常强大，要分裂原子核或把原子核融合到一起是极其困难的。但是，只要能让原子核分裂或结合，就会释放出巨大的能量。这种能量就是核能。有两种方法获取核能：裂变和聚变。质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核时会释放出巨大的能量，即核裂变；质量较小的原子核聚合成质量较大的原子核，也会释放出巨大的能量，即核聚变。
自从科学家在1938年发现了核裂变的秘密后，一个毁灭的梦魇就在人类头上挥之不去。由于第二次世界大战的需要，核裂变被首先用于制造威力巨大的核武器——原子弹。广岛与长崎的毁灭加速了战争的结束，新的更大威力的核聚变武器——氢弹——又登上历史舞台，有识之士开始担心人类未来的命运。掌握了如此巨大力量的人类将走上自我毁灭之路还是继续发展下去？科学家通过开发核技术的和平运用给出了自己的答案。
核火箭的设想最早由美国核科学家乌拉姆提出。其原理是使一颗颗小型原子弹在飞船尾部相继爆炸而产生推力。如果每颗原子弹的爆炸当量为1000吨TNT，估计爆炸50颗原子弹后飞船速度可达12千米/秒。1958年，美国核科学家泰勒在此基础上提出了“猎户座”计划。安装泰勒的设想，每颗原子弹的爆炸当量为2000吨TNT，爆炸50颗这样的原子弹后，飞船的最大速度可达70千米/秒。
该计划被用于发射大型载人行星际探索船，可以用125天飞到火星，用3年时间飞到土星。
20世纪70年代，英国星际学会提出了“代达罗斯计划”，计划使用核聚变火箭推进的无人飞船对太阳系以外的恒星系统进行快速探测。根据这个计划，飞到距地球6光年的巴纳德星只需要50年时间。遗憾的是，直到今天，代达罗斯计划所需要的大量核心技术仍是纸上谈兵。可控核聚变尚未达到成熟的地步。
时间进入了21世纪，美国宇航局从2003年初开始研制一种核动力推进无人火星探测器。它采用成熟的可控核裂变技术，加载固体堆芯式核裂变火箭发动机，发射时先用化学燃料火箭将它送入800千米以上的绕地轨道后，核火箭才开始工作，避免了核废料对大气层的污染。核火箭将推动飞船冲出地球引力范围，高速驶向火星。
人类曾经的梦魇，经过几十年的改造，走上了另一条路：就像是曾经参与猎户座计划的科学家戴森说的那，“我们第一次想到如何使用一大堆库存原子弹，但不是用来杀人，而是有更好的出路。我们的目标与信仰，是用那些曾在广岛和长崎沾满血腥的原子弹，为人类敲开一扇通往苍穹的门窗。”