人造卫星的工作离不开电源。迄今为止，绝大多数卫星的电能都来自太阳能。卫星带有大面积的太阳电池阵，接受太阳光照射而发电。极少数的卫星利用核能发电，这种卫星就叫做核动力卫星。
核电源体积小，寿命长，功率大，适应环境能力强，因此适合于少数军用卫星，特别适合探测外行星的空间探测器使用。
太阳系中位于地球轨道外面的行星，叫“外行星”。在外行星探测中，空间探测器离太阳远，照射到的太阳光很弱，不能产生足够的电能，必须采用核电源。美国的“海盗号”火星探测器“卡西尼”土星探测器、“旅行者”外行星探测器以及俄罗斯的“火星-96”探测器等都使用了放射性同位素温差发电器作为电源。
美国在20世纪60年代曾发射过几颗核动力卫星。前苏联发射较多，集中在海洋监视卫星。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。卫星在200多千米高度的轨道上工作，完成任务后，被推到大约1000千米的轨道上，在那里可运行600年，届时核燃料将衰变殆尽，不再有放射性。1978年1月28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，带有放射性的卫星碎片落在加拿大境内，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，引起全球关注。后来核反应堆舱段在南大西洋上空在入大气层时完全烧毁，但未酿成祸害。为了安全有效地利用核动力源，防止核动力源对人类和环境造成危害，1992年联合国通过了《关于在外层空间使用核动力源的原则》，要求会员国共同遵守。