核动力卫星是使用核电源的人造地球卫星。核电源具有适应能力强，运行阻力小等特点，适用于某些军用卫星和行星探测器。但由于卫星坠毁时会对大气和地球造成污染，核电源的使用会受到安全上的限制。
卫星用的核电源有两类：放射性同位素温差发电器功率较小，为几十至几百瓦；核反应堆电源功率较大，可达数千瓦至数十千瓦。美国在1965年发射的一颗军用卫星中，用反应堆温差发电器作为电源，由于电源调节器出现故障仅工作43天。以钚238放射性同位素作热源的同位素温差发电器，曾用于“子午仪”号导航卫星、“林肯”号试验卫星和“雨云”号卫星；前苏联在1967～1982年共发射了24颗核动力卫星，都属于海洋监视卫星。在外行星探测中，由于空间探测器远离太阳，难以利用太阳电池发电，必须采用核电源。
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