使用核电源作为能源的人造地球卫星。核电源工作寿命长，性能可靠，能提供较大的功率。使用的核电源分为放射性同位素温差发电器和核反应堆电源两类。前者功率为几十至几百瓦；后者功率达数千瓦至数十千瓦。与使用太阳电池电源相比，适应环境能力强，由于在卫星外部没有伸展开的大面积太阳电池阵板，在低轨道飞行时大气阻力较小；在外行星探测器上，由于远离太阳，难于使用太阳电池作为电源，必须采用核电源；在空间战中使用核电源能提高卫星的生存能力。缺点是，卫星坠毁时会对大气和地球造成核污染，核电源的使用受到安全上的限制。适用于某些军用卫星和外行星探测器。苏联于1967—1982年发射的24颗海洋监视卫星，都装有以铀-235为燃料的热离子反应堆。美国发射的“海盗”号，“先驱者”10号、11号和“旅行者”1号、2号的探测器，都采用同位素温差发电器作为电源。
