USS Nautilus (SSN-571) foi a primeira embarcação de propulsão nuclear do mundo, submarino nuclear, e o primeiro submarino a completar uma travessia submersa do Polo Norte em 3 de agosto de 1958. Seu primeiro oficial comandante foi Eugene "Dennis" Wilkinson, um oficial naval amplamente respeitado que estabeleceu as bases para muitos dos protocolos da atual Marinha Nuclear dos EUA, e que teve uma carreira ilustre durante o serviço militar e posteriormente.
O Nautilus compartilha o nome do submarino fictício do clássico romance de ficção científica de Júlio Verne de 1870, Vinte Mil Léguas Submarinas e do USS Nautilus (SS-168) que serviu com distinção na Segunda Guerra Mundial.
O Nautilus foi autorizado em 1951. A construção começou em 1952, e foi lançado ao mar em janeiro de 1954, patrocinado por Mamie Eisenhower, esposa do presidente Dwight D. Eisenhower. Foi comissionado em setembro seguinte na Marinha dos Estados Unidos e entregue à Marinha em 1955.
Sua propulsão nuclear permitiu que permanecesse submerso por muito mais tempo do que os submarinos diesel-elétricos, e quebrou muitos recordes em seus primeiros anos de operação e viajou para locais anteriormente além dos limites dos submarinos. Em operação, revelou uma série de limitações em seu projeto e construção, e essas informações foram usadas para melhorar os submarinos subsequentes.
O Nautilus foi descomissionado em 1980 e designado Marco Histórico Nacional em 1982. Foi preservado como navio-museu no Museu e Biblioteca da Força Submarina em Groton, Connecticut, onde recebe cerca de 250 000 visitantes por ano.
O projeto conceitual do primeiro submarino nuclear começou em março de 1950 como projeto SCB 64. Em julho de 1951, o Congresso autorizou a construção de um submarino de propulsão nuclear para a Marinha dos EUA, que foi planejado e supervisionado pessoalmente pelo Capitão Hyman G. Rickover, conhecido como o "Pai da Marinha Nuclear". Em 12 de dezembro de 1951, o Departamento da Marinha anunciou que o submarino se chamaria Nautilus, o quarto navio da Marinha dos EUA a ostentar o nome. O barco recebeu o número de casco SSN-571.
Os projetistas se inspiraram no design avançado do casco hidrodinâmico do U-boat Tipo XXI alemão desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial. O U-boat Tipo XXI apresentava uma forma aerodinâmica, que permitia maior velocidade e eficiência subaquática em comparação com os projetos de submarinos anteriores que eram otimizados principalmente para viagens em superfície. Sua abordagem revolucionária para o desempenho subaquático influenciou o desenvolvimento de submarinos em todo o mundo no pós-guerra, incluindo a decisão da Marinha dos EUA de se concentrar em operações totalmente submersas.
A quilha do Nautilus foi batida na Divisão de Barcos Elétricos da General Dynamics em Groton, Connecticut por Harry S. Truman em 14 de junho de 1952. Foi batizado em 21 de janeiro de 1954 e lançado no Rio Thames, patrocinado por Mamie Eisenhower. O Nautilus foi comissionado em 30 de setembro de 1954 sob o comando do Comandante Eugene P. Wilkinson.
O Nautilus era movido pelo Reator Térmico Submarino (STR), posteriormente designado Reator S2W, um reator de água pressurizada produzido para a Marinha dos EUA pela Westinghouse Electric Corporation. O Laboratório de Energia Atômica Bettis desenvolveu o projeto básico da planta do reator usado no Nautilus depois de receber a atribuição em 31 de dezembro de 1947 para projetar uma usina nuclear para um submarino. A energia nuclear tinha uma vantagem crucial na propulsão de submarinos porque é um processo de emissão zero que não consome ar. Este projeto é a base para quase todos os submarinos de propulsão nuclear e navios de superfície de combate dos EUA, e foi adaptado por outros países para propulsão nuclear naval. O primeiro protótipo real do Nautilus foi construído e testado pelo Laboratório Nacional Argonne em 1953 no S1W nas Instalações de Reatores Navais, parte da Estação Nacional de Testes de Reatores em Idaho.
"Navegando com energia nuclear"
O Nautilus permaneceu atracado após seu comissionamento para construção e testes adicionais. Às 11:00 da manhã de 17 de janeiro de 1955, a tripulação soltou as amarras e Wilkinson, na ponte com Rickover, deu a ordem de ré. Quando o barco mal estava livre do cais, o oficial de engenharia na sala de manobra relatou a Wilkinson na ponte que havia um barulho alto na engrenagem redutora de estibordo e que ele havia mudado para propulsão elétrica. Em circunstâncias normais, Wilkinson teria voltado imediatamente ao cais, mas à vista dos barcos da imprensa e outras pequenas embarcações atraídas para o local, Rickover estava determinado a não encerrar o teste a menos que fosse necessário. Enquanto o barco descia o rio apenas com o hélice de bombordo, Panoff e o oficial de engenharia inspecionaram a engrenagem barulhenta. Levou apenas alguns minutos para substituir um pino de trava solto em uma porca de retenção, e Wilkinson mudou de volta para a propulsão a vapor. Enquanto o Nautilus deslizava pelo Thames além do quebra-mar em direção ao Long Island Sound, um sinaleiro no submarino piscou para o rebocador de escolta Skylark: "Navegando com energia nuclear." Em 10 de maio, ela rumou para o sul para seu cruzeiro de testes. Ela viajou 1 100 nmi (2 000 km; 1 300 mi) de New London para San Juan, Porto Rico e cobriu 1 200 nmi (2 200 km; 1 400 mi) em menos de 90 horas, submersa durante todo o percurso. Esta foi a viagem submersa mais longa realizada por um submarino na época e na maior velocidade sustentada já registrada.
De 1955 a 1957, o Nautilus continuou a ser usado para investigar os efeitos do aumento da velocidade e resistência submersas. Essas melhorias tornaram praticamente obsoletos os avanços feitos na guerra antissubmarina durante a Segunda Guerra Mundial. Radar e aviões antissubmarinos haviam se mostrado cruciais para derrotar submarinos durante a guerra, mas se mostraram ineficazes contra uma embarcação capaz de se mover rapidamente para fora de uma área, mudar de profundidade rapidamente e permanecer submersa por longos períodos.
Em 4 de fevereiro de 1957, o Nautilus registrou sua 60 000ª milha náutica (110 000 km; 69 000 mi), igualando a resistência do fictício Nautilus descrito no romance de Júlio Verne Vinte Mil Léguas Submarinas. Em maio, partiu para a Costa do Pacífico para participar de exercícios costeiros e da operação de exercício de frota "Home Run", que familiarizou as unidades da Frota do Pacífico com as capacidades dos submarinos nucleares.
O Nautilus retornou a New London, Connecticut em 21 de julho e partiu novamente em 19 de agosto para sua primeira viagem de 1 200 nmi (2 200 km; 1 400 mi) sob o gelo polar. Em seguida, rumou para o Atlântico Leste para participar de exercícios da OTAN e para fazer uma turnê por vários portos britânicos e franceses, onde foi inspecionado por pessoal de defesa desses países. Chegou de volta a New London em 28 de outubro, passou por manutenção e, em seguida, realizou operações costeiras até a primavera.
Operação Sunshine – sob o Polo Norte
O presidente Eisenhower ordenou que a Marinha dos EUA tentasse uma travessia de submarino pelo Polo Norte como uma vitrine tecnológica após o lançamento bem-sucedido do Sputnik pela União Soviética. Em 25 de abril de 1958, o Nautilus estava novamente a caminho da Costa Oeste sob o comando do Comandante William R. Anderson. Parou em San Diego, São Francisco e Seattle, e então começou sua histórica travessia polar sob a "Operação Sunshine", partindo de Seattle em 9 de junho. Em 19 de junho, entrou no Mar de Chukchi, mas foi forçado a recuar devido ao gelo à deriva profundo nessas águas rasas. Em 28 de junho, chegou a Pearl Harbor para aguardar melhores condições de gelo.
Em 23 de julho, ela estabeleceu um rumo para o norte. Ela submergiu no Vale Marinho de Barrow em 1 de agosto, e se tornou a primeira embarcação a atingir o Polo Norte geográfico em 3 de agosto às 23h15 EDT. A capacidade de navegar em latitudes extremas sem emergir foi possibilitada pela tecnologia do Sistema de Navegação Inercial North American Aviation N6A-1, uma modificação naval do N6A usado no míssil de cruzeiro Navaho; ele havia sido instalado no Nautilus e no Skate após testes iniciais no mar no USS Compass Island em 1957. Ela continuou do Polo Norte e emergiu a nordeste da Groenlândia após 96 horas e 1 590 nmi (2 940 km; 1 830 mi) sob o gelo, tendo completado a primeira viagem submersa bem-sucedida ao redor do Polo Norte. Os detalhes técnicos desta missão foram planejados por cientistas do Laboratório de Eletrônica Naval, incluindo o Dr. Waldo Lyon que acompanhou o Nautilus como cientista-chefe e piloto de gelo.