Le projet Orion dans les années 1960 envisageait l’utilisation de charges profilées nucléaires pour la propulsion. L’explosion nucléaire transformerait une plaque de tungstène en un jet de plasma qui frapperait ensuite la plaque du poussoir d’entraînement. Environ 85% de l’énergie de la bombe pourrait être dirigée vers la cible sous forme de plasma, mais avec un angle de cône très large de 22,5 degrés. Un vaisseau spatial de 4 000 tonnes utiliserait des charges de 5 kilotonnes et un vaisseau spatial de 10 000 tonnes utiliserait des charges de 15 kilotonnes. Orion a également étudié la possibilité que des charges de forme nucléaire soient utilisées comme armes dans la guerre spatiale. Ces armes auraient des rendements de quelques kilotonnes, pourraient convertir environ 50% de cette énergie en un jet de plasma avec une vitesse de 280 kilomètres par seconde, et pourraient théoriquement obtenir des angles de faisceau aussi bas que 0,1 radians (5,73 degrés), assez larges mais considérablement plus étroits que l’unité de propulsion.

Le concept de charge façonnée nucléaire a également été largement étudié dans les années 1980 dans le cadre du projet Prometheus, avec des lasers pompés à la bombe. En utilisant une combinaison de formation d’ondes explosives et de conception de « canon », jusqu’à 5% d’une petite bombe nucléaire pourrait être convertie en énergie cinétique entraînant un faisceau de particules avec un angle de faisceau de 0,001 radians (0,057 degré), beaucoup plus concentré que le jet de plasma proposé précédemment, bien que cela diminue à 1% d’efficacité à 50 kilotonnes (un demi-kilotonne d’énergie dans le faisceau) et l’efficacité souffre grandement à des rendements encore plus élevés. Il n’y a eu qu’un seul essai de charge façonnée nucléaire connu, mené en 1985 dans le cadre de l’opération Grenadier. Au cours de l’essai, nommé « Chamita », l’intention était d’utiliser une détonation nucléaire pour accélérer une masse d’un kilogramme de tungstène à cent kilomètres par seconde, sous la forme de petites particules focalisées dans un faisceau en forme de cône. L’essai a réussi à propulser un kilogramme de particules de tungstène / molybdène à soixante-dix kilomètres par seconde, soit environ 0,59 tonne d’énergie cinétique. Comme le rendement de l’engin nucléaire détoné était de 8 kilotonnes, il n’en est ressorti qu’à 0,007% d’efficacité.

Le physicien nucléaire de Princeton Dan L. Fenstermacher a déclaré qu’il existe un problème fondamental associé au concept d’obusier Casaba qui devient désastreux à des rendements plus élevés: une bonne partie de l’énergie de la bombe devient inévitablement un rayonnement du corps noir, qui dépasserait rapidement la masse propulsée. Cela présente le risque que la plupart des particules soient vaporisées ou même ionisées, les rendant inutiles pour infliger des dommages à la cible. Il a conclu: « Le concept NKEW est donc celui qui peut nécessiter des explosifs subkilotoniques pour être réalisable… Quoi qu’il en soit, il est clair que la démonstration d’une ruée de pastilles d’hypervitesse provenant d’une explosion nucléaire, bien qu’elle soit peut-être impressionnante, ne garantit en rien qu’une arme utile sera jamais dérivée de ce concept. »