苏联在1967～1982年共发射了24颗核动力卫星。卫星带有以浓缩铀 235为燃料的热离子反应堆，功率为5～10千瓦。它们在200多公里的低轨道上工作,完成任务后核反应堆舱段与卫星体分离,并小型火箭推到大约1000公里的轨道,可运行600年。1978年1月24日,苏联“宇宙”954号核动力卫星发生故障,核反应堆舱段未能升高而自然陨落，未燃尽的带有放射性的卫星碎片散落在加拿大境内，造成严重污染。1983年1月“宇宙”1402号核动力卫星发生类似故障,核反应堆舱段在南大西洋上空再入大气层时完全烧毁。 1982年8月30日，苏联发射宇宙1402号核动力海洋监视卫星，与同年10月2日发射的宇宙1412号，组成在同一轨道面上飞行成对
工作的双基站雷达卫星。该雷达系统的发射机和接收机分别安装在这两颗卫星上，其目的是可减少地面的杂乱回波，并易于探测较小的舰艇目标。该卫星可实施全天候侦察。它由三个部分构成：(1)由末级火箭壳体和星载电子设备组成的舱段；(2)大孔径监视雷达舱段；(3)为星载雷达和无线电设备供电的核能源部分。
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。美国在，“先驱者”10号、11号探测器，“旅行者”1号、2号探测器，木星和土星探测器中，都使用了同位素温差发电器作为电源。
