Nükleer itki sistemlerinde iki yaklaşım kullanılanılabiliyor. Bunlardan ilki olan nükleer termal itki (NTP) sistemlerinde nükleer reaktör, sıvı hidrojen yakıtı yüksek sıcaklıklara ısıtarak buharlaştırıyor. Hidrojen gazı nozülden dışarı atılarak itki oluşturuluyor. Bu yaklaşım, kimyasal roketlere kıyasla daha yüksek özgül itki sunabiliyor yani belli bir miktardaki yakıtla daha fazla itki oluşturabiliyor. Nükleer elektrikli itki sistemleri de üzerinde çalışılan yöntemler arasında yer alıyor. Bu sistemlerde nükleer reaktörün ürettiği elektrik, yakıtın iyonlaştırılmasını sağlayarak elektrikli itki motorlarını besliyor.
Nükleer elektrikli itki sistemlerinin kritik bir bileşeni olan ısı dağıtıcılar, çok büyük hacimli olmaları nedeniyle tek bir uzay göreviyle uzaya gönderilemez. NASA’nın Langley Araştırma Merkezi tarafından yürütülen MARVL projesinde, ısı dağıtım sistemlerinin modüler olarak tasarlanıp uzayda otonom olarak bir araya getirilmesi amaçlanıyor.
