Разработка проекта ядерной энергодвигательной установки началась через несколько лет после исторического полёта Юрия Гагарина. Первым шагом стал запуск наземного прототипа космического аппарата с миниатюрными реакторами.
Ещё в 1960-х, когда всё только начиналось, Сергей Королёв организовал исследования, которые должны были объединить два самых амбициозных и, как показало время, самых удачных проекта человечества – космонавтику и ядерные технологии. Идея открывала горизонты, до которых на тот момент добрались только авторы научно-фантастических романов.
Первым ядерным реактором, установленным на космическом аппарате, был американский SNAP-10A (System of Nuclear Auxiliary Power) на борту аппарата Snapshot массой 440 кг, запущенного 3 апреля 1965 года ракетой-носителем «Атлас». Реактор на тепловых нейтронах использовал уран-235 в качестве топлива, гидрид циркония как замедлитель и натрий-калиевый расплав в качестве теплоносителя. Тепловая мощность реактора составляла около 40 кВт. Электрическая мощность, обеспечиваемая термоэлектрическим преобразователем, составляла от 500 до 650 Вт. Реактор успешно проработал 43 дня – до 16 мая 1965 года. В этот день был впервые включён экспериментальный ионный двигатель, также установленный на борту Snapshot.
Советский термоэлектрический реактор-преобразователь «Ромашка» был впервые запущен ещё при Королёве в Институте атомной энергии (сейчас РНЦ «Курчатовский институт») 14 августа 1964 года. Реактор на быстрых нейтронах имел тепловую мощность 40 кВт и использовал в качестве топлива карбид урана. Термоэлектрический преобразователь на кремний-германиевых полупроводниковых элементах выдавал мощность до 800 Вт. Испытания закончились в 1966 году, уже после смерти Королёва, но «Ромашка» так и не была использована в космосе.
Однако проработка деталей конструкции ядерных энергетических установок и поиски наиболее выгодных технических и конструкционных решений потребовали запусков новых аппаратов. В 1960 – 1970 годах на орбите Земли побывало множество разных ядерных установок – «Топаз», «Бук», «Тополь», «Енисей». Это позволило СССР достигнуть больших успехов и опередить США на несколько десятилетий.
Работа шла по двум направлениям. Одна ветка – электростанции, а вторая – собственно двигатели. Так, в 1972 году появился первый отечественный прототип ядерного ракетного двигателя – реактор ИВГ-1, на котором были отработаны различные тепловыделяющие сборки и достигнуты невиданные доселе температуры (водород удалось разогреть до 3 тыс. К).
До 1986 года он испытывался на полигоне в Семипалатинске, но эксперименты пришлось прекратить из-за отсутствия системы закрытого выхлопа – реактор сильно «пылил» радиоактивными частицами. В 1990 году программа и вовсе была свёрнута, а годом позже страна, подарившая человечеству космос, перестала существовать.
