miniatura|300x300px|Concepció artística de la nau espacial "bàsica" del Projecte Orion, impulsada per propulsió nuclear per polsos. La propulsió nuclear per polsos o la propulsió per plasma polsat extern és un mètode hipotètic de propulsió de naus espacials que utilitza explosions nuclears per a l'empenta. Es va originar com a Projecte Orion amb el suport de DARPA, després d'un suggeriment de Stanisław Ulam el 1947. Els dissenys més nous que utilitzen la fusió per confinament inercial han estat la base per a la majoria de dissenys posteriors, inclosos el Projecte Daedalus i el Projecte Longshot.
Història Los Álamos Els càlculs per a un ús potencial d'aquesta tecnologia es van fer al laboratori des de finals de la dècada de 1940 fins a mitjans de la dècada de 1950.
Projecte Orion miniatura|Una unitat de propulsió nuclear per polsos. La càrrega explosiva vaporitza ablativament el propel·lent, impulsant-lo lluny de la càrrega i creant simultàniament un plasma a partir del propel·lent. El propel·lent impacta llavors contra la placa empenyidora a la part inferior de la nau espacial Orion, impartint un pols d'energia "d'empenta". El Projecte Orion va ser el primer intent seriós de dissenyar un coet de pols nuclear. A finals dels anys cinquanta i principis dels seixanta es va elaborar un disseny a General Atomics, amb la idea de fer reaccionar petits explosius nuclears direccionals utilitzant una variant del disseny de la bomba de dues etapes Teller-Ulam contra una gran placa d'empenta d'acer unida a la nau espacial amb amortidors. Uns explosius direccionals eficients van maximitzar la transferència de moment, donant lloc a impulsos específics en el rang de segons, o unes tretze vegades la del motor principal del transbordador espacial. Amb refinaments, un impuls específic màxim teòric de (1 MN·s/kg) podria ser possible. Els empenyiments eren de milions de tones, cosa que va permetre construir naus espacials més grans de 8 tones amb materials de 1958.
El disseny de referència s'havia de construir en acer utilitzant una construcció d'estil submarí amb una tripulació de més de 200 persones i un pes d'enlairament del vehicle de diversos milers de tones. Aquest disseny de referència d'una sola etapa arribaria a Mart i tornaria en quatre setmanes des de la superfície de la Terra (en comparació amb els 12 mesos de la missió de referència actual de la NASA amb propulsió química). La mateixa nau podria visitar les llunes de Saturn en una missió de set mesos (en comparació amb les missions amb propulsió química d'uns nou anys). Els problemes d'enginyeria notables que es van produir estaven relacionats amb el blindatge de la tripulació i la vida útil de la placa impulsora.
Tot i que el sistema semblava viable, el projecte es va tancar el 1965, principalment perquè el Tractat de Prohibició Parcial dels Assajos Nuclears el va il·legalitzar; de fet, abans del tractat, els EUA i la Unió Soviètica ja havien detonat per separat un nombre combinat d'almenys nou bombes nuclears, incloent-hi termonuclears, a l'espai, és a dir, a altituds de més de 100 km (vegeu explosions nuclears a gran altitud). Qüestions ètiques van complicar el llançament d'un vehicle d'aquest tipus dins de la magnetosfera terrestre: els càlculs utilitzant el model (discutit) lineal sense llindar de danys per radiació van mostrar que la pluja radioactiva de cada enlairament causaria la mort d'aproximadament d'1 a 10 individus. En un model de llindar, aquests nivells extremadament baixos de radiació distribuïda de manera fina no tindrien efectes negatius associats, mentre que en models d'hormesi, aquestes dosis minúscules serien insignificantment beneficioses. L'ús de bombes nuclears netes menys eficients per assolir l'òrbita i després bombes més eficients i de major rendiment per viatjar reduiria significativament la quantitat de pluja radioactiva causada per un llançament des de la Terra.
Una missió útil seria desviar un asteroide o cometa en curs de col·lisió amb la Terra, tal com es representa dramàticament a la pel·lícula de 1998 Deep Impact. L'alt rendiment permetria que fins i tot un llançament tardà tingués èxit, i el vehicle podria transferir eficaçment una gran quantitat d'energia cinètica a l'asteroide mitjançant un simple impacte. La possibilitat d'un impacte imminent d'asteroide obviaria les preocupacions sobre les poques morts previstes per la pluja radioactiva. Una missió automatitzada eliminaria el repte de dissenyar un amortidor que protegís la tripulació.
Orion és un dels pocs motors espacials interestel·lars que teòricament es podrien construir amb la tecnologia disponible, tal com es discuteix en un article de 1968, "Interstellar Transport" de Freeman Dyson.
Projecte Daedalus El Projecte Daedalus va ser un estudi dut a terme entre 1973 i 1978 per la British Interplanetary Society (BIS) per dissenyar una nau interestel·lar sense tripulació que pogués arribar a una estrella propera en uns 50 anys. Una dotzena de científics i enginyers liderats per Alan Bond van treballar en el projecte. En aquell moment, la investigació de la fusió semblava estar fent grans progressos i, en particular, la fusió per confinament inercial (ICF) semblava ser adaptable com a motor de coet.
La ICF utilitza petites pastilles de combustible de fusió, normalment deuterur de liti (6Li2H) amb un petit disparador de deuteri/triti al centre. Les pastilles es llancen a una cambra de reacció on són colpejades per tots els costats per làsers o una altra forma d'energia emesa. La calor generada pels feixos comprimeix explosivament la pastilla fins al punt on té lloc la fusió. El resultat és un plasma calent i una "explosió" molt petita en comparació amb la mida mínima de la bomba que caldria per crear la quantitat necessària de fissió.
Per a Daedalus, aquest procés s'havia de dur a terme dins d'un gran electroimant que formava el motor del coet. Després de la reacció, encesa per feixos d'electrons, l'imant canalitzava el gas calent cap a la part posterior per impulsar-lo. Part de l'energia es desviava per fer funcionar els sistemes i el motor de la nau. Per tal que el sistema fos segur i eficient energèticament, Daedalus havia de ser alimentat per un combustible d'heli-3 recollit de Júpiter.
Medusa miniatura|Diagrama conceptual d'una nau espacial de propulsió Medusa, que mostra: (A) la càpsula de càrrega útil, (B) el mecanisme del cabrestant, (C) el cable de subjecció principal opcional, (D) les subjeccions del riser i (E) el mecanisme del paracaigudes. El disseny de Medusa té més en comú amb les veles solars que amb els coets convencionals. Va ser concebut per Johndale Solem a la dècada de 1990 i publicat al Journal of the British Interplanetary Society (JBIS). miniatura|Seqüència de funcionament del sistema de propulsió Medusa. Aquest diagrama mostra la seqüència de funcionament d'una nau espacial de propulsió Medusa : (1) Començant en el moment de l'activació de la unitat de pols explosiu, (2) Quan el pols explosiu arriba a la cabina del paracaigudes, (3) Empeny la cabina, accelerant-la allunyant-la de l'explosió mentre la nau espacial desplega la corda principal amb el cabrestant, generant electricitat a mesura que s'estén i accelerant la nau espacial, (4) I finalment, amb el cabrestant, empeny la nau espacial cap endavant fins a la cabina i utilitza l'excés d'electricitat per a altres finalitats. Una nau espacial Medusa desplegaria una gran vela davant seu, unida per cables independents, i després llançaria explosius nuclears cap endavant per detonar entre ella mateixa i la seva vela. La vela seria accelerada pel plasma i l'impuls fotònic, deixant anar les cordes com quan un peix fuig d'un pescador, generant electricitat al "bobinat". La nau espacial utilitzaria part de l'electricitat generada per enrotllar-se cap a la vela, accelerant constantment i suaument a mesura que avança.
En el disseny original, múltiples corretges connectades a múltiples generadors de motor. L'avantatge respecte a la corretja única és augmentar la distància entre l'explosió i les corretges, reduint així els danys a les corretges.
Per a càrregues útils pesades, el rendiment es podria millorar aprofitant els materials lunars, per exemple, embolicant l'explosiu amb roca lunar o aigua, emmagatzemada prèviament en un punt de Lagrange estable.
El Medusa té un millor rendiment que el disseny clàssic d'Orion perquè la seva vela intercepta més impuls explosiu, la seva carrera d'amortiment és molt més llarga i les seves estructures principals estan en tensió i, per tant, poden ser força lleugeres. Els vaixells tipus Medusa serien capaços d'un impuls específic de (500 a 1000 kN·s/kg).
Medusa es va fer àmpliament coneguda pel públic al documental de la BBC To Mars By A-Bomb: The Secret History of Project Orion. Un curtmetratge mostra la concepció d'un artista de com funciona la nau espacial Medusa "llançant bombes a una vela que hi ha davant".
Projecte Longshot El Projecte Longshot va ser un projecte de recerca patrocinat per la NASA que es va dur a terme conjuntament amb l'Acadèmia Naval dels Estats Units a finals de la dècada de 1980. Longshot va ser, en certa manera, un desenvolupament del concepte bàsic de Daedalus, ja que utilitzava ICF canalitzat magnèticament. La diferència clau era que consideraven que la reacció no podia alimentar tant el coet com els altres sistemes, i en canvi incloïa reactor nuclear convencional de 300 kW per al funcionament de la nau. El pes afegit del reactor va reduir una mica el rendiment, però fins i tot utilitzant combustible LiD podria arribar a l'estrella veïna Alfa Centauri en 100 anys (velocitat aproximada de 13.411 km/s, a una distància de 4,5 anys llum, equivalent al 4,5% de la velocitat de la llum).
Reacció nuclear catalitzada per antimatèria A mitjans de la dècada de 1990, la recerca a la Universitat Estatal de Pennsilvània va conduir al concepte d'utilitzar antimatèria per catalitzar reaccions nuclears. Els antiprotons reaccionarien dins del nucli de l'urani, alliberant energia que trencaria el nucli com en les reaccions nuclears convencionals. Fins i tot un petit nombre d'aquestes reaccions pot iniciar la reacció en cadena que, d'altra banda, requeriria un volum de combustible molt més gran per mantenir-se. Mentre que la massa crítica "normal" per al plutoni és d'uns 11,8 quilograms (per a una esfera amb densitat estàndard), amb reaccions catalitzades per antimatèria aquesta podria ser molt inferior a un gram.
Es van proposar diversos dissenys de coets que utilitzaven aquesta reacció, alguns que utilitzaven reaccions de fissió per a missions interplanetàries, i altres que utilitzaven fissió-fusió (efectivament una versió molt petita de les bombes d'Orió) per a missions interestel·lars.
Fusió magnetoinercial La NASA va finançar MSNW LLC i la Universitat de Washington el 2011 per estudiar i desenvolupar un coet de fusió a través del programa NIAC de Conceptes Avançats Innovatius de la NASA.
El coet utilitza una forma de fusió magnetoinercial per produir un coet de fusió d'empenta directa. Els camps magnètics fan que grans anells metàl·lics col·lapsin al voltant del plasma de deuteri - triti, desencadenant la fusió. L'energia escalfa i ionitza la capa de metall formada pels anells aixafats. El metall ionitzat calent es dispara des d'una broqueta de coet magnètica a alta velocitat (fins a 30 km/s). Repetir aquest procés aproximadament cada minut acceleraria o desacceleraria la nau espacial. La reacció de fusió no és autosostenible i requereix energia elèctrica per explotar cada pols. Amb uns requisits elèctrics estimats entre 100 kW a 1.000 kW (300 kW de mitjana), els dissenys incorporen panells solars per produir l'energia necessària.