صرف زمان طولانی برای رفت و آمد به مریخ، در نتیجه استفاده زمینیان از سوخت شیمیایی سنتی برای موشک است؛ حال فرض کنید که پیشرانه حرارتی هسته‌ای که از شکافت هسته ای استفاده می‌کند، جایگزین پیشرانه شیمیایی فعلی موشکها شود و روزی برسد که رسیدن موشکها از زمین به مریخ، نصف زمان فعلی به طول انجامد!
شکافت هسته‌ای فرایندی است که در آن یک اتم سنگین مانند اورانیوم به دو اتم سبک‌تر تبدیل می‌شود و طی آن مقدار باورنکردنی انرژی آزاد می‌شود؛ تا به امروز از فناوری شکافت هسته‌ای برای نیرو دادن به زیردریایی‌های هسته‌ای استفاده می‌شده است و حال امروز این فناوری می‌تواند جایگزین سریع‌تر و قدرتمندتر برای پیشرانه شیمیایی موشکهای ناسا باشد.
ناسا با همکاری آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی آمریکا به طور مشترک در حال توسعه فناوری پیشرانه حرارتی هسته‌ای هستند؛ آنها قصد دارند تا سال ۲۰۲۷ نمونه اولیه این پیشرانه حرارتی را تولید کنند و حتی موشک مجهز به آن را در فضا مستقر کنند.
اما این فناوری هنوز در حال توسعه است؛ سیستم‌های رانش شیمیایی معمولی از یک واکنش شیمیایی شامل یک پیشران سبک مانند هیدروژن و یک اکسیدکننده استفاده می‌کنند. هنگامی که این دو با هم مخلوط می‌شوند، مشتعل می‌شوند که منجر به خروج سوخت بسیار سریع از نازل برای به حرکت درآوردن موشک می‌شود.
سیستم‌ها به هیچ نوع جرقه‌زنی نیاز ندارند، اما موشکهای های هدایت شونده با سیستم رانش شیمیایی باید اکسیژن را با خود به فضا حمل کنند که می‌تواند آنها را سنگین کند. برخلاف سیستم‌های رانش شیمیایی، سیستم‌های پیش‌رانش حرارتی هسته‌ای به واکنش‌های شکافت هسته ای تکیه می‌کنند.
در بسیاری از واکنش‌های شکافت، محققان یک نوترون را به سمت ایزوتوپ سبک‌تر اورانیوم، اورانیوم ۲۳۵ می‌فرستند، اورانیوم نوترون را جذب می‌کند و اورانیوم ۲۳۶ را می‌سازد. سپس اورانیوم ۲۳۶ به دو قسمت تقسیم می‌شود (فرایند شکافت) و این واکنش منجر به خروج ذرات مختلفی می‌شود.
در حال حاضر بیش از ۴۰۰ راکتور انرژی هسته‌ای در سراسر جهان از فناوری شکافت هسته‌ای استفاده می‌کنند. اکثر این راکتورهای انرژی هسته‌ای در حال کار، راکتورهای آب سبک هستند. این راکتورهای شکافت، از آب برای کاهش سرعت نوترون‌ها و جذب و انتقال گرما استفاده می‌کنند. آب می‌تواند بخار را مستقیماً در هسته یا در یک مولد بخار ایجاد کند که توربین را برای تولید برق به حرکت در می‌آورد.
سیستم‌های پیشران حرارتی هسته‌ای نیز به روشی مشابه عمل می‌کنند، اما از سوخت هسته‌ای متفاوتی استفاده می‌کنند که اورانیوم ۲۳۵ بیشتری دارد. آنها همچنین در دمای بسیار بالاتر کار می‌کنند، که آنها را بسیار قدرتمند و فشرده می‌کند. سیستم‌های پیشران حرارتی هسته‌ای حدود ۱۰ برابر بیشتر از یک راکتور آب سبک سنتی، توان دارند.
نیروی محرکه هسته‌ای، پیشرانه را خیلی سریع از نازل موتور خارج می‌کند و نیروی رانش بالایی ایجاد می‌کند. این رانش زیاد به موشک اجازه می‌دهد تا سریع‌تر شتاب بگیرد.
این سیستم‌ها همچنین دارای یک تکانه خاص بالا هستند، تکانه میزان نیروی لازم برای تولید نیروی رانش را اندازه می‌گیرد، تکانه سامانه‌های پیشران حرارتی هسته‌ای تقریباً دو برابر موشکهای شیمیایی است که به این معنی است که می‌توانند زمان سفر را تا ۲ برابر کاهش دهند.
