采用多堆芯组合布置架构的大功率空间核动力航天器系统，属于航天器工程技术领域。本发明是为了解决现有采用核能的航天器，功率较低，无法适用于大功率的空间核能的问题。本发明包括核反应堆组件、伸展机构、航天器平台和辐射散热器；所述的核反应堆组件与航天器平台之间通过伸展机构进行连接并隔离，所述的辐射散热器安装在伸展机构上；所述的核反应堆组件包括支撑架体以及由前至后顺次安装在支撑架体内的反应堆组、辐射屏蔽体和若干个控制棒组；所述的反应堆组是由若干个反应堆以阵列的形式组合而成，所述反应堆组中反应堆的个数与控制棒组的个数相同，每个反应堆由一个控制棒组进行控制。本发明主要用于提供大功率的空间核能。