Motoarele care au propulsat și care încă propulsează rachetele sunt toate de natură chimică. Explozia controlată este cauzată de reacții chimice dintre doi compuși, iar motoarele cu care este echipată naveta spațială costă NASA, pentru fiecare lansare, aproximativ 400 de milioane de dolari iar randamentul acestora în prezent se apropie de limita practică: nu putem merge mai repede sau nu putem urca pe orbită încărcături mai mari decât în prezent, folosind energia eliberată prin reacții chimice, decât construind rachete mai voluminoase și implicit mai costisitoare.

În anii ’50, un grup de cercetători a avut ideea de a propulsa o navă spațială folosind energia nucleară. În acea perioadă, pe când orice națiune era bucuroasă dacă putea lansa pe orbită un satelit de câteva kilograme (și nu erau mai mult de două astfel de națiuni), ei făceau deja planuri pentru lansare spre Marte a unei întregi colonii.

Clădiri întregi, chiar un mic oraș cu sute de oameni puteau fi propulsate pe orbită. Unele informații cu privire la Proiectul Orion sunt și astăzi clasificate și ascunse publicului larg, deoarece implică studii referitoare la energia nucleară.

În primele teste făcute la scară și folosind explozii chimice, au fost identificate o serie de probleme ale acestui sistem de propulsie: placa prezenta mici crăpături după o serie de explozii repetate și acest lucru punea în pericol integritatea viitoarei nave. Problema a fost rezolvată printr-o grosime variabilă a plăcii, mai mare în centru și mai mică spre margini. Dar a fost rapid descoperită o nouă problemă, fenomenul de ablație, erodarea straturilor exterioare ale plăcii datorate căldurii excesive ale acesteia. În cazul unei explozii nucleare, temperatura inițială ajunge până la un milion de grade și astfel placa ar fi instantaneu evaporată, împreună cu echipajul. Veste bună era că deși temperaturile sunt înalte, acestea reveneau rapid la valori mai acceptabile iar sistemul era astfel proiectat încât exploziile să aibe loc la o oarecare distanță de structura navei, dând astfel timp plasmei create să se răcească până la 200000 grade. Primele idei pentru proiectarea plăcii prevedeau folosirea fibrei de carbon, din două motive: era un material rezistent și ajuta și la ecranarea radiațiilor.

Dispozitive nucleare, în formă de puc, care urmau să propulseze o viitoare navă Orion, prin elibeararea și explozia lor repetată în urma navei, pe axa de simetrie a acesteia.

Un alt impediment întâmpinat inițial de ingineri erau accelerațiile prea mari care ar fi zdrobit echipajul de podeaua navei în timpul lansării. Exploziile nucleare erau violente și impulsul navei era prea mare pentru a putea fi suportate de echipajul de la bord. Soluția ar fi fost un sistem de amortizoare de șoc plasat între placa expusă exploziei și restul navei.

În 1959 a fost realizat un experiment care dorea să studieze stabilitatea unei astfel de nave și viabilitatea proiectului. Bineînțeles, modelul a fost construit la scară redusă și s‑au folosit explozii chimice pentru propulsie. Șase explozii succesive au propulsat macheta câțiva zeci de metri în aer, care a rezistat zborului și s-a întors în siguranță la sol, folosind o parașută.