美国国家航空和航天局（NASA）是一个美国联邦政府负责民用太空计划的独立机构，负责航空和航天研究。
NASA成立于1958年，是国家航空咨询委员会（NACA）的继任者。新机构将以民用科技为导向，发展和应用在空间科学中。自成立以来，大多数美国的太空探索工程都是由NASA领导的，包括阿波罗登月任务、天空实验室计划、以及后来的航天飞机。NASA支持建立了国际空间站，并拥有太空发射系统（SLS）和商用乘员飞行器（“猎户座”多功能乘员飞行器）。该机构还负责“发射服务计划”，进行发射操作监督和倒计时管理。
NASA的科学研究重点：通过地球观测系统更好地了解地球；通过科学任务研究太阳物理学；借助先进的机器人航天探测器探索整个太阳系中的物体；通过大天文台和相关程序研究诸如大爆炸之类的天体物理学。
01 创建
从1946年开始，美国国家航空咨询委员会（NACA）就一直在试验诸如贝尔X-1超音速火箭飞机。20世纪50年代为国际地球物理年，发射人造卫星成为新的挑战，因此，美国制定了先锋计划。苏联发射了世界上第一个人造卫星（1957年10月4日发射了斯普特尼克1号），美国国会震惊地意识到国家安全和技术领导的威胁（称为“ 人造卫星危机 ”），敦促立即采取迅速行动。1958年1月12日，NACA组建了一个“空间技术特别委员会”。1958年1月14日，NACA主任休·德莱登发表了“国家太空技术研究计划”。
1958年7月29日，美国总统艾森豪威尔签署了《国家航空航天法》，建立了NASA。1958年10月1日开始运营，NASA完整吸收了拥有43年历史的NACA，拥有8000名员工，年度预算为1亿美元，拥有三个主要的研究实验室（兰利航空实验室、艾姆斯航空实验室和刘易斯飞行推进实验室）和两个小型测试设施。1958年12月，NASA获得了喷气推进实验室（JPL）的控制权，该实验室是由加州技术学院支持的。1959年，批准了陆军弹道导弹局和美国海军研究实验室并入NASA。
NASA与苏联进行的太空竞赛中，冯·布劳恩领导的德国火箭计划中的技术提供了重要贡献，他先前在美国陆军弹道导弹局工作，而后又吸收了美国科学家的技术，如科学家罗伯特·戈达德的成果。许多美国空军内部的研究成果也移交给了NASA。
02 领导
NASA的负责人由美国总统提名，经由美国参议院批准，并担任高级太空科学顾问。尽管表面上太空探索是无党派的，但被任命者通常与总统的政党有联系，并且当总统更换政党时，通常会选择新的管理者。
现任NASA局长吉姆·布莱登斯汀（Jim Bridenstine）
03 太空飞行计划
NASA在其历史上曾进行过许多载人和不载人的航天计划。将人造卫星发射到地球轨道用于科研和通信，并发射了科学探测器以探索太空，如探测太阳系的各个行星以及飞往系外的旅行者号。载人航天飞行，在1969年至1972年的阿波罗计划中载人登月。并开发了一种半可重复使用的航天飞机，与俄罗斯在内的其他几个国家合作，建造了国际空间站。
X-15火箭飞机（1959–1968年）
X-15火箭飞机是拥有火箭发动机的高超音速飞机，由NACA与美国的空军和海军联合开发。设计的特点是机身纤细，侧面装有整流罩，装有燃料和早期的计算机控制系统。
从空军，海军和NACA（后来的NASA）中选拔了12名飞行员参加该计划。在1959年至1968年之间，总共进行了199次飞行，创下了世界纪录，这是有人驾驶飞机能达到的最高速度（截至2014年），最高速度为6.72马赫，每小时7273公里/小时。X-15的高度记录为107.96公里。其中有八名飞行员因在80公里以上的高度飞行而被授予空军宇航员称号，约瑟夫·沃克的两次飞行高度超过了100公里，根据国际航空联合会被认定为太空飞行。
X-15计划采用了后来的载人航天计划中使用的机械技术，包括用于控制航天器方向的反作用控制系统喷头，宇航服和用于导航的地平线仪器。
水星计划（1958–1963）
NASA创建后，空军的计划就转移到了该机构，并更名为“水星计划”。从海军、空军和海军试飞员的候选人中挑选了17名宇航员，进行载人航天飞行。
1961年5月5日，宇航员艾伦·谢泼德（Alan Shepard）成为第一位进入太空的美国人。1962年2月20日，约翰·格伦成为美国第一个被发射到地球轨道上的人。
其中，凯瑟琳·约翰逊、玛丽·杰克逊和多萝西·沃恩三人作为人类计算机，为太空飞行进行轨迹计算而闻名。
双子计划（1961–1966）
双子座计划于1962年作为一个双人项目启动，目的是将水星航天器的能力扩展到长时间飞行、发展空间交会技术和精确着陆技术，用来支持阿波罗载人登月计划，并增加了舱外活动和与目标交会对接。
1965年3月23日，测试了第一架载人双子座飞机Gemini 3。1965年和1966年，共执行了9次任务，进行了耐力飞行、交会对接和舱外活动，并收集了失重对人体影响的医学数据。
阿波罗计划（1961–1972）
苏联在太空竞赛中的领先地位，促使美国总统肯尼迪于1961年5月25日要求：在20世纪60年代末实施一项载人登月计划，启动了阿波罗计划。
阿波罗计划是美国有史以来最昂贵的科学计划之一。它在20世纪60年代花费了200多亿美元，以现在的美元估值是2230亿美元，还可能更多。
1968年12月，阿波罗8号首次搭载宇航员绕月飞行；1969年7月，阿波罗11号完成了登月任务，第一个在月球上行走的人是尼尔·阿姆斯特朗，随后是巴兹·奥尔德林，而迈克尔·柯林斯则在绕月轨道飞行。随后的五次阿波罗任务也将宇航员送上月球，最后一次是在1972年12月。在这六次阿波罗太空飞行中，有十二个人在月球上行走，带回了大量的科学数据和381.7公斤的月球样品。测试了包括土壤力学、流星体、地震学、热流、月球测距、磁场和太阳风。
登月标志着太空竞赛的结束，阿波罗号在人类太空飞行中树立了重要的里程碑。这项计划刺激了周边许多技术领域的进步，包括航空电子、通信和计算机。
阿波罗——苏联测试项目（1972-1975）
1972年5月24日，美国总统理查德·尼克松与苏联总理阿列克谢·科西金签署了一项协议，要求联合进行载人航天飞行任务，并宣布有意使所有未来的国际载人航天飞机能够相互对接。
这授权了阿波罗——苏联测试项目（ASTP），该项目将剩余的阿波罗指挥/服务模块与联盟号航天器交会并停留在地球轨道上，还包括联合科学实验，也包括单独的科学实验，并为未来的美俄航天联合飞行提供了有用的工程经验，例如航天飞机和国际空间站。
航天飞机计划（1972年至2011年）
航天飞机在20世纪70年代、80年代成为NASA的主要关注点，计划于1985年建成四个航天飞机。1981年4月12日是人类首次太空飞行20周年纪念日，第一次发射了哥伦比亚号航天飞机。
作为一个经常发射可重复使用的飞行器，它的主要部件是一个外部燃料箱和两个固体燃料发射火箭。外部油箱比航天器本身还大，是唯一不能重复使用的主要部件。航天飞机可以在185到643公里高度的轨道运行，可以携带24.4吨的最大有效载荷。任务可以持续5~17天，机组人员是2~5位宇航员。
1983~1998年20次任务中，航天飞机搭载了与欧洲航天局（ESA）合作设计的空间实验室。太空实验室不是为独立的轨道飞行而设计的，但当宇航员离开太空舱时，它仍留在航天飞机的货舱里；1983年6月18日，萨莉·里德成为第一位进入太空的美国女性；1990~1993年，发射并成功修复了哈勃太空望远镜。
1995年，俄美两国恢复了互动，美国的飞行器再次与俄罗斯的飞船对接。美国与俄罗斯继续合作，建立了国际空间站。2003年，哥伦比亚号航天飞机发生灾难后，航天飞机停飞两年期间，NASA开始依靠俄罗斯运载火箭为国际空间站提供服务。
1986年的挑战者号和2003年的哥伦比亚号事故中，失去了两个航天飞机和14名宇航员。1986年，用替换部件建造了奋进号航天飞机，缓解了任务需求。2011年7月21日，亚特兰蒂斯号航天飞机在肯尼迪航天中心成功着陆后，停止了航天飞机任务。
该项目历时30年，航天飞机共完成了135次任务，将300多名宇航员被送入太空。
国际空间站（1993年至今）
国际空间站（ISS）将NASA的空间站项目、俄罗斯的Mir-2空间站、欧洲哥伦布空间站和日本实验室模块结合起来。
NASA最初计划在1980年代独立开发，但由于预算的限制，这些项目于1993年合并为一个单一的多国计划：由美国宇航局（NASA）、俄罗斯联邦航天局（RKA）、日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）、欧洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）合作建设；由俄罗斯质子号、联盟号火箭以及美国航天飞机发射外部桁架、太阳能电池板和其他组件，并在近地轨道上组装。在轨组装始于1998年，美国轨道段于2019年完成，俄罗斯轨道段预计在2020年完成。
国际空间站的长期任务被称为国际空间站探险，远征船员通常在国际空间站上花费大约六个月。最初探险队的人数是3个，哥伦比亚事故之后暂时减少到2人。2009年5月以来，探险队的人数一直为6人。一旦商业组计划开始运作，预计机组人数将达到7人，是国际空间站设计容纳的最大人数。国际空间站在过去的19年92天里一直被使用，已经有来自15个不同国家的宇航员造访过。
这个空间站可以用肉眼从地球上看到，它是地球轨道上最大的人造卫星，其质量和体积都超过了以往任何一个空间站。
俄罗斯的联盟号宇宙飞船负责运送机组人员，还有几艘经改装的货运飞船为国际空间站服务：2000年以来的俄罗斯进步号飞船、2008年以来的欧洲自动转移飞行器（ATV）、2009年以来的日本H-II转移飞行器（HTV）、2012年以来的Space X龙飞船和2013年以来的美国天鹅座飞船。航天飞机在退役前也被用于货物转运，也会用作撤离远征队员。
国际空间站计划预计将至少持续到2024年，并可能延长到2028年之后。
商业补给服务（2006年至今）
商业补给服务（CRS）开始于2006年，美国的制造商使用商用的无人驾驶货运飞船来为国际空间站服务。这些无人驾驶货运飞船的开发是在固定价格、固定计划下进行的，这意味着，每一家获得资助的公司都有一份里程清单，附有他们成功完成里程之后才能获得的美元金额，而且制造公司还需要为他们的提案筹集数额不定的私人投资。
2008年12月23日，NASA授予Space X和轨道科学公司商业再补给服务合同。SpaceX使用猎鹰9火箭和货用龙飞船，第一次补给任务发生在2012年5月。轨道科学公司使用Antares火箭和天鹅座飞船，第一次补给任务发生在2013年9月。商业补给服务（CRS）计划现在满足了国际空间站的所有货物需求。
星座计划（2005-2009）和奥巴马政策（2010-2017）
哥伦比亚号失事后航天飞机项目被暂停，但美国总统布什宣布了太空探索的愿景，包括航天飞机退役后完成国际空间站。该计划已根据2005年的《NASA授权法》颁布为法律，命名为星座计划。计划在2010年前研制并发射载人探测车（后来称为猎户座），在2024年前将美国人送回月球，在可行的情况下登陆火星，修复哈勃太空望远镜，并通过机器人探测太阳系，继续进行科学研究，国际空间站上的人类生存、地球观测和天体物理学研究。
2010年2月，美国总统巴拉克奥巴马提议取消公共资金，计划发展美国的私人太空飞行能力，将宇航员送上国际空间站，取代俄罗斯的联盟号太空舱，并将猎户座太空舱用于国际空间站的紧急逃生。奥巴马呼吁在2025年之前对月球进行载人探索，并在2030年代中期对火星进行载人探索。NASA的授权法案被国会通过，并于10月11日签署成为法律，该法案正式代替星座计划。
阿尔忒弥斯计划（2017年至今）
自2017年以来，NASA的载人航天计划一直是阿尔忒弥斯计划，该计划涉及美国商业航天公司和ESA等国际合作伙伴。目标是到2024 年在月球南极地区登陆“第一个女航天员和下一个男航天员” 。阿尔忒弥斯计划是朝着在月球上长期可持续停留的目标而迈出的第一步，为私营公司建立月球经济奠定基础，并最终将人类送往火星。
NASA的下一个重大太空计划是建造月球门户空间站。建造一个新的空间站，将具有与当前国际空间站相同的许多功能，将绕月球运行，主要用于非连续的人类居住。它将由SLS和猎户座飞船运载空间站模块来建设，将包含先进的电推进模块和人类登月着陆系统，宇航员可以借此反复进行登月任务。后期经过改造升级，加装居住舱和气闸舱，将会飞向火星，用于火星登陆任务。
2016年6月5日，NASA和美国国防高级研究计划局（DARPA）宣布了在未来10年内还将建造新的X系列飞机的计划。其中的一架飞机X-59将是“ 安静的超音速飞机”项目，燃烧低碳生物燃料并产生安静的音爆。
探测活动
NASA正在进行对火星（2020年火星车和洞察号火星车）和土星的深入调查以及对地球和太阳的研究。其他正在进行的探测器任务包括朱诺号（2011至今探测木星）、新地平线号（探测木星、冥王星及更远）和黎明号（探测小行星带）。NASA也将继续支持小行星带以外的探测，包括先锋号和旅行者号（穿越未探明的横贯冥王星区域），以及伽利略号（1989-2003探测木星）、卡西尼号（1997-2017探测土星）。
自2011年以来，NASA的战略目标一直是：在整个太阳系中扩展和维持人类活动；扩大对地球和宇宙的科学理解；创造创新的新太空技术；推进航空研究；增强计划和机构能力以开展NASA的航空和航天活动；与公众，教育者和学生共享NASA，以提供参与的机会。
04 研究领域
航空学研究及探索，包括：空间科学（太阳系探索、火星探索、月球探索、宇宙结构和环境），地球学研究（地球系统学、地球学的应用），生物物理研究，航空学（航空技术），并承担一定的培训计划。
在航空技术方面，包括：空气动力（紊流学、翼型、超音速飞行等），推进技术（燃烧与燃料、噪声及其传播、计算流体力学、涡轮机械部件研究），材料与结构（复合材料、高温材料、动态加载与气动弹性、结构分析等），航空电子学，人素工程（制导/导航、航空电子学、飞行管理和模拟技术）。
05 组织机构
位于华盛顿特区的NASA总部为该机构的十个外地中心提供总体指导和政治领导，通过这些中心管理所有其他设施，十个现场中心是：
肯尼迪航天中心（KSC）是美国宇航局最著名的设施之一，为纪念已故美国总统约翰·肯尼迪而得名。从1968年到2011年，是进行载人与不载人航天器测试、准备和实施发射的最重要场所。尽管目前处于暂停状态，但肯尼迪航天中心仍在管理和操作这些火箭发射设施，这些设施位于卡纳维拉尔角空军基地的三个发射台上。NASA还在KSC运营了一条短线铁路，并使用特种飞机；
约翰逊航天中心（JSC），位于德克萨斯州休斯顿的克利尔湖畔，建于1962年，该中心以已故总统林登·约翰逊的名字命名。NASA下属最大的太空研究中心，是研发基地和载人太空飞行基地及操作、控制中枢，也是参与国际空间站计划的主要航天中心之一。JSC也是宇航员团的所在地，为美国和国际空间站任务挑选、培训和提供宇航员；
乔治·马歇尔太空飞行中心（MSFC），位于阿拉巴马州亨茨维尔附近的红石兵工厂，成立于1960年7月1日，并以著名的将军乔治·卡特莱特·马歇尔来命名。MSFC是民用火箭和航天器推进研究中心，曾为阿波罗计划开发土星五号运载火箭，目前正在为阿尔忒弥斯计划研发太空发射系统（SLS）。MSFC还是航天飞机主推进和外舱的研发中心，负责有效载荷和相关的机组人员培训，国际空间站（ISS）设计和组装，计算机、网络和信息管理；
艾姆斯研究中心（ARC）位于加利福尼亚州的硅谷，主要以研究空气动力、材料与结构为主，成立于1939年12月20日，该中心以NASA航空咨询委员会（NACA）创始成员约瑟夫·斯威特曼·艾姆斯的名字命名；
阿姆斯特朗飞行研究中心（AFRC），前身为休·L·德莱顿飞行研究中心，位于加利福尼亚州爱德华兹空军基地；
戈达德航天飞行中心（GSFC），位于马里兰州绿带城，以太空先驱罗伯特·戈达德（现代火箭之父）来命名。成立于1959年5月1日，是NASA首座太空飞行中心，负责管理航天飞行器的发展工作，同时还是美国国立航天数据中心，管理美国宇航局全部空间飞行跟踪网，指导运载火箭的发射活动，并管理哈勃太空望远镜；
喷气推进实验室 （JPL）是一个以无人飞行器探索太阳系的中心，其飞船已经到过全部已知的大行星，位于加利福尼亚州拉肯亚达市和帕萨迪纳市。行政上属于加州理工学院管理，始建于1936年，由当年加州理工学院的教授西奥多·冯·卡门领导创建。实验室的主要负责开发和管理无人空间探测任务，即建造和操作行星航天器，它也进行地球轨道和天文学任务，还负责操作NASA的深空网络；
兰利研究中心（LRC）成立于1917年，位于弗吉尼亚州汉普顿。该研究中心以美国著名天文学家、飞行器先驱兰利的名字命名，是美国著名的飞行器地面试验中心，它拥有从亚声速、跨声速到高超声速的风洞试验设备20余座。
LaRC主要专注于航空研究，阿波罗登月舱在该设施进行了飞行测试，目前将三分之二的项目用于航空，其余的则用于太空；
格伦研究中心（GRC），位于美国俄亥俄州克利夫兰市，前身是位于俄亥俄州布鲁克公园的刘易斯飞行推进实验室，成立于1942年，专门从事航空航天发动机的试验研究；
斯坦尼斯航天中心（SSC），位于密西西比州的汉考克县，在密西西比州与路易斯安那州边界的珠江两岸，它是NASA最大的火箭发动机测试设施；
除此之外，附属设施还包括：弗吉尼亚州沃洛普斯岛的沃洛普斯飞行设施；路易斯安那新奥尔良的MiHoud组装设施；新墨西哥拉斯克鲁塞斯的白沙测试设施；加利福尼亚巴斯托、西班牙马德里、澳大利亚堪培拉的深空网络站。
