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美國國家航空和航天局（NASA）是一個美國聯邦政府負責民用太空計劃的獨立機構，負責航空和航天研究。
NASA成立於1958年，是國家航空諮詢委員會（NACA）的繼任者。新機構將以民用科技為導向，發展和應用在空間科學中。自成立以來，大多數美國的太空探索工程都是由NASA領導的，包括阿波羅登月任務、天空實驗室計劃、以及後來的航天飛機。NASA支持建立了國際空間站，並擁有太空發射系統（SLS）和商用乘員飛行器（“獵戶座”多功能乘員飛行器）。該機構還負責“發射服務計劃”，進行發射操作監督和倒計時管理。
NASA的科學研究重點：通過地球觀測系統更好地瞭解地球；通過科學任務研究太陽物理學；藉助先進的機器人航天探測器探索整個太陽系中的物體；通過大天文臺和相關程序研究諸如大爆炸之類的天體物理學。
01 創建
從1946年開始，美國國家航空諮詢委員會（NACA）就一直在試驗諸如貝爾X-1超音速火箭飛機。20世紀50年代為國際地球物理年，發射人造衛星成為新的挑戰，因此，美國製定了先鋒計劃。蘇聯發射了世界上第一個人造衛星（1957年10月4日發射了斯普特尼克1號），美國國會震驚地意識到國家安全和技術領導的威脅（稱為“ 人造衛星危機 ”），敦促立即採取迅速行動。1958年1月12日，NACA組建了一個“空間技術特別委員會”。1958年1月14日，NACA主任休·德萊登發表了“國家太空技術研究計劃”。
1958年7月29日，美國總統艾森豪威爾簽署了《國家航空航天法》，建立了NASA。1958年10月1日開始運營，NASA完整吸收了擁有43年曆史的NACA，擁有8000名員工，年度預算為1億美元，擁有三個主要的研究實驗室（蘭利航空實驗室、艾姆斯航空實驗室和劉易斯飛行推進實驗室）和兩個小型測試設施。1958年12月，NASA獲得了噴氣推進實驗室（JPL）的控制權，該實驗室是由加州技術學院支持的。1959年，批准了陸軍彈道導彈局和美國海軍研究實驗室併入NASA。
美國總統艾森豪威爾
NASA與蘇聯進行的太空競賽中，馮·布勞恩領導的德國火箭計劃中的技術提供了重要貢獻，他先前在美國陸軍彈道導彈局工作，而後又吸收了美國科學家的技術，如科學家羅伯特·戈達德的成果。許多美國空軍內部的研究成果也移交給了NASA。
馮·布勞恩
02 領導
NASA的負責人由美國總統提名，經由美國參議院批准，並擔任高級太空科學顧問。儘管表面上太空探索是無黨派的，但被任命者通常與總統的政黨有聯繫，並且當總統更換政黨時，通常會選擇新的管理者。
現任NASA局長吉姆·布萊登斯汀（Jim Bridenstine）
03 太空飛行計劃
NASA在其歷史上曾進行過許多載人和不載人的航天計劃。將人造衛星發射到地球軌道用於科研和通信，併發射了科學探測器以探索太空，如探測太陽系的各個行星以及飛往系外的旅行者號。載人航天飛行，在1969年至1972年的阿波羅計劃中載人登月。並開發了一種半可重複使用的航天飛機，與俄羅斯在內的其他幾個國家合作，建造了國際空間站。
X-15火箭飛機（1959–1968年）
X-15火箭飛機是擁有火箭發動機的高超音速飛機，由NACA與美國的空軍和海軍聯合開發。設計的特點是機身纖細，側面裝有整流罩，裝有燃料和早期的計算機控制系統。
從空軍，海軍和NACA（後來的NASA）中選拔了12名飛行員參加該計劃。在1959年至1968年之間，總共進行了199次飛行，創下了世界紀錄，這是有人駕駛飛機能達到的最高速度（截至2014年），最高速度為6.72馬赫，每小時7273公里/小時。X-15的高度記錄為107.96公里。其中有八名飛行員因在80公里以上的高度飛行而被授予空軍宇航員稱號，約瑟夫·沃克的兩次飛行高度超過了100公里，根據國際航空聯合會被認定為太空飛行。
X-15計劃採用了後來的載人航天計劃中使用的機械技術，包括用於控制航天器方向的反作用控制系統噴頭，宇航服和用於導航的地平線儀器。
水星計劃（1958–1963）
NASA創建後，空軍的計劃就轉移到了該機構，並更名為“水星計劃”。從海軍、空軍和海軍試飛員的候選人中挑選了17名宇航員，進行載人航天飛行。
1961年5月5日，宇航員艾倫·謝潑德（Alan Shepard）成為第一位進入太空的美國人。1962年2月20日，約翰·格倫成為美國第一個被髮射到地球軌道上的人。
其中，凱瑟琳·約翰遜、瑪麗·傑克遜和多蘿西·沃恩三人作為人類計算機，為太空飛行進行軌跡計算而聞名。
雙子計劃（1961–1966）
雙子座計劃於1962年作為一個雙人項目啟動，目的是將水星航天器的能力擴展到長時間飛行、發展空間交會技術和精確著陸技術，用來支持阿波羅載人登月計劃，並增加了艙外活動和與目標交會對接。
1965年3月23日，測試了第一架載人雙子座飛機Gemini 3。1965年和1966年，共執行了9次任務，進行了耐力飛行、交會對接和艙外活動，並收集了失重對人體影響的醫學數據。
阿波羅計劃（1961–1972）
蘇聯在太空競賽中的領先地位，促使美國總統肯尼迪於1961年5月25日要求：在20世紀60年代末實施一項載人登月計劃，啟動了阿波羅計劃。
阿波羅計劃是美國有史以來最昂貴的科學計劃之一。它在20世紀60年代花費了200多億美元，以現在的美元估值是2230億美元，還可能更多。
1968年12月，阿波羅8號首次搭載宇航員繞月飛行；1969年7月，阿波羅11號完成了登月任務，第一個在月球上行走的人是尼爾·阿姆斯特朗，隨後是巴茲·奧爾德林，而邁克爾·柯林斯則在繞月軌道飛行。隨後的五次阿波羅任務也將宇航員送上月球，最後一次是在1972年12月。在這六次阿波羅太空飛行中，有十二個人在月球上行走，帶回了大量的科學數據和381.7公斤的月球樣品。測試了包括土壤力學、流星體、地震學、熱流、月球測距、磁場和太陽風。
登月標誌著太空競賽的結束，阿波羅號在人類太空飛行中樹立了重要的里程碑。這項計劃刺激了周邊許多技術領域的進步，包括航空電子、通信和計算機。
阿波羅——蘇聯測試項目（1972-1975）
1972年5月24日，美國總統理查德·尼克松與蘇聯總理阿列克謝·科西金簽署了一項協議，要求聯合進行載人航天飛行任務，並宣佈有意使所有未來的國際載人航天飛機能夠相互對接。
這授權了阿波羅——蘇聯測試項目（ASTP），該項目將剩餘的阿波羅指揮/服務模塊與聯盟號航天器交會並停留在地球軌道上，還包括聯合科學實驗，也包括單獨的科學實驗，併為未來的美俄航天聯合飛行提供了有用的工程經驗，例如航天飛機和國際空間站。
航天飛機計劃（1972年至2011年）
航天飛機在20世紀70年代、80年代成為NASA的主要關注點，計劃於1985年建成四個航天飛機。1981年4月12日是人類首次太空飛行20週年紀念日，第一次發射了哥倫比亞號航天飛機。
作為一個經常發射可重複使用的飛行器，它的主要部件是一個外部燃料箱和兩個固體燃料發射火箭。外部油箱比航天器本身還大，是唯一不能重複使用的主要部件。航天飛機可以在185到643公里高度的軌道運行，可以攜帶24.4噸的最大有效載荷。任務可以持續5~17天，機組人員是2~5位宇航員。
1983~1998年20次任務中，航天飛機搭載了與歐洲航天局（ESA）合作設計的空間實驗室。太空實驗室不是為獨立的軌道飛行而設計的，但當宇航員離開太空艙時，它仍留在航天飛機的貨艙裡；1983年6月18日，薩莉·裡德成為第一位進入太空的美國女性；1990~1993年，發射併成功修復了哈勃太空望遠鏡。
1995年，俄美兩國恢復了互動，美國的飛行器再次與俄羅斯的飛船對接。美國與俄羅斯繼續合作，建立了國際空間站。2003年，哥倫比亞號航天飛機發生災難後，航天飛機停飛兩年期間，NASA開始依靠俄羅斯運載火箭為國際空間站提供服務。
1986年的挑戰者號和2003年的哥倫比亞號事故中，失去了兩個航天飛機和14名宇航員。1986年，用替換部件建造了奮進號航天飛機，緩解了任務需求。2011年7月21日，亞特蘭蒂斯號航天飛機在肯尼迪航天中心成功著陸後，停止了航天飛機任務。
該項目歷時30年，航天飛機共完成了135次任務，將300多名宇航員被送入太空。
國際空間站（1993年至今）
國際空間站（ISS）將NASA的空間站項目、俄羅斯的Mir-2空間站、歐洲哥倫布空間站和日本實驗室模塊結合起來。
NASA最初計劃在1980年代獨立開發，但由於預算的限制，這些項目於1993年合併為一個單一的多國計劃：由美國宇航局（NASA）、俄羅斯聯邦航天局（RKA）、日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）、歐洲航天局（ESA）和加拿大航天局（CSA）合作建設；由俄羅斯質子號、聯盟號火箭以及美國航天飛機發射外部桁架、太陽能電池板和其他組件，並在近地軌道上組裝。在軌組裝始於1998年，美國軌道段於2019年完成，俄羅斯軌道段預計在2020年完成。
國際空間站的長期任務被稱為國際空間站探險，遠征船員通常在國際空間站上花費大約六個月。最初探險隊的人數是3個，哥倫比亞事故之後暫時減少到2人。2009年5月以來，探險隊的人數一直為6人。一旦商業組計劃開始運作，預計機組人數將達到7人，是國際空間站設計容納的最大人數。國際空間站在過去的19年92天裡一直被使用，已經有來自15個不同國家的宇航員造訪過。
這個空間站可以用肉眼從地球上看到，它是地球軌道上最大的人造衛星，其質量和體積都超過了以往任何一個空間站。
俄羅斯的聯盟號宇宙飛船負責運送機組人員，還有幾艘經改裝的貨運飛船為國際空間站服務：2000年以來的俄羅斯進步號飛船、2008年以來的歐洲自動轉移飛行器（ATV）、2009年以來的日本H-II轉移飛行器（HTV）、2012年以來的Space X龍飛船和2013年以來的美國天鵝座飛船。航天飛機在退役前也被用於貨物轉運，也會用作撤離遠征隊員。
國際空間站計劃預計將至少持續到2024年，並可能延長到2028年之後。
商業補給服務（2006年至今）
商業補給服務（CRS）開始於2006年，美國的製造商使用商用的無人駕駛貨運飛船來為國際空間站服務。這些無人駕駛貨運飛船的開發是在固定價格、固定計劃下進行的，這意味著，每一家獲得資助的公司都有一份里程清單，附有他們成功完成里程之後才能獲得的美元金額，而且製造公司還需要為他們的提案籌集數額不定的私人投資。
2008年12月23日，NASA授予Space X和軌道科學公司商業再補給服務合同。SpaceX使用獵鷹9火箭和貨用龍飛船，第一次補給任務發生在2012年5月。軌道科學公司使用Antares火箭和天鵝座飛船，第一次補給任務發生在2013年9月。商業補給服務（CRS）計劃現在滿足了國際空間站的所有貨物需求。
星座計劃（2005-2009）和奧巴馬政策（2010-2017）
哥倫比亞號失事後航天飛機項目被暫停，但美國總統布什宣佈了太空探索的願景，包括航天飛機退役後完成國際空間站。該計劃已根據2005年的《NASA授權法》頒佈為法律，命名為星座計劃。計劃在2010年前研製併發射載人探測車（後來稱為獵戶座），在2024年前將美國人送回月球，在可行的情況下登陸火星，修復哈勃太空望遠鏡，並通過機器人探測太陽系，繼續進行科學研究，國際空間站上的人類生存、地球觀測和天體物理學研究。
2010年2月，美國總統巴拉克奧巴馬提議取消公共資金，計劃發展美國的私人太空飛行能力，將宇航員送上國際空間站，取代俄羅斯的聯盟號太空艙，並將獵戶座太空艙用於國際空間站的緊急逃生。奧巴馬呼籲在2025年之前對月球進行載人探索，並在2030年代中期對火星進行載人探索。NASA的授權法案被國會通過，並於10月11日簽署成為法律，該法案正式代替星座計劃。
阿爾忒彌斯計劃（2017年至今）
自2017年以來，NASA的載人航天計劃一直是阿爾忒彌斯計劃，該計劃涉及美國商業航天公司和ESA等國際合作夥伴。目標是到2024 年在月球南極地區登陸“第一個女航天員和下一個男航天員” 。阿爾忒彌斯計劃是朝著在月球上長期可持續停留的目標而邁出的第一步，為私營公司建立月球經濟奠定基礎，並最終將人類送往火星。
NASA的下一個重大太空計劃是建造月球門戶空間站。建造一個新的空間站，將具有與當前國際空間站相同的許多功能，將繞月球運行，主要用於非連續的人類居住。它將由SLS和獵戶座飛船運載空間站模塊來建設，將包含先進的電推進模塊和人類登月著陸系統，宇航員可以藉此反覆進行登月任務。後期經過改造升級，加裝居住艙和氣閘艙，將會飛向火星，用於火星登陸任務。
2016年6月5日，NASA和美國國防高級研究計劃局（DARPA）宣佈了在未來10年內還將建造新的X系列飛機的計劃。其中的一架飛機X-59將是“ 安靜的超音速飛機”項目，燃燒低碳生物燃料併產生安靜的音爆。
探測活動
NASA正在進行對火星（2020年火星車和洞察號火星車）和土星的深入調查以及對地球和太陽的研究。其他正在進行的探測器任務包括朱諾號（2011至今探測木星）、新地平線號（探測木星、冥王星及更遠）和黎明號（探測小行星帶）。NASA也將繼續支持小行星帶以外的探測，包括先鋒號和旅行者號（穿越未探明的橫貫冥王星區域），以及伽利略號（1989-2003探測木星）、卡西尼號（1997-2017探測土星）。
自2011年以來，NASA的戰略目標一直是：在整個太陽系中擴展和維持人類活動；擴大對地球和宇宙的科學理解；創造創新的新太空技術；推進航空研究；增強計劃和機構能力以開展NASA的航空和航天活動；與公眾，教育者和學生共享NASA，以提供參與的機會。
04 研究領域
航空學研究及探索，包括：空間科學（太陽系探索、火星探索、月球探索、宇宙結構和環境），地球學研究（地球系統學、地球學的應用），生物物理研究，航空學（航空技術），並承擔一定的培訓計劃。
在航空技術方面，包括：空氣動力（紊流學、翼型、超音速飛行等），推進技術（燃燒與燃料、噪聲及其傳播、計算流體力學、渦輪機械部件研究），材料與結構（複合材料、高溫材料、動態加載與氣動彈性、結構分析等），航空電子學，人素工程（制導/導航、航空電子學、飛行管理和模擬技術）。
05 組織機構
位於華盛頓特區的NASA總部為該機構的十個外地中心提供總體指導和政治領導，通過這些中心管理所有其他設施，十個現場中心是：
肯尼迪航天中心（KSC）是美國宇航局最著名的設施之一，為紀念已故美國總統約翰·肯尼迪而得名。從1968年到2011年，是進行載人與不載人航天器測試、準備和實施發射的最重要場所。儘管目前處於暫停狀態，但肯尼迪航天中心仍在管理和操作這些火箭發射設施，這些設施位於卡納維拉爾角空軍基地的三個發射臺上。NASA還在KSC運營了一條短線鐵路，並使用特種飛機；
約翰遜航天中心（JSC），位於德克薩斯州休斯頓的克利爾湖畔，建於1962年，該中心以已故總統林登·約翰遜的名字命名。NASA下屬最大的太空研究中心，是研發基地和載人太空飛行基地及操作、控制中樞，也是參與國際空間站計劃的主要航天中心之一。JSC也是宇航員團的所在地，為美國和國際空間站任務挑選、培訓和提供宇航員；
喬治·馬歇爾太空飛行中心（MSFC），位於阿拉巴馬州亨茨維爾附近的紅石兵工廠，成立於1960年7月1日，並以著名的將軍喬治·卡特萊特·馬歇爾來命名。MSFC是民用火箭和航天器推進研究中心，曾為阿波羅計劃開發土星五號運載火箭，目前正在為阿爾忒彌斯計劃研發太空發射系統（SLS）。MSFC還是航天飛機主推進和外艙的研發中心，負責有效載荷和相關的機組人員培訓，國際空間站（ISS）設計和組裝，計算機、網絡和信息管理；
艾姆斯研究中心（ARC）位於加利福尼亞州的硅谷，主要以研究空氣動力、材料與結構為主，成立於1939年12月20日，該中心以NASA航空諮詢委員會（NACA）創始成員約瑟夫·斯威特曼·艾姆斯的名字命名；
阿姆斯特朗飛行研究中心（AFRC），前身為休·L·德萊頓飛行研究中心，位於加利福尼亞州愛德華茲空軍基地；
戈達德航天飛行中心（GSFC），位於馬里蘭州綠帶城，以太空先驅羅伯特·戈達德（現代火箭之父）來命名。成立於1959年5月1日，是NASA首座太空飛行中心，負責管理航天飛行器的發展工作，同時還是美國國立航天數據中心，管理美國宇航局全部空間飛行跟蹤網，指導運載火箭的發射活動，並管理哈勃太空望遠鏡；
噴氣推進實驗室 （JPL）是一個以無人飛行器探索太陽系的中心，其飛船已經到過全部已知的大行星，位於加利福尼亞州拉肯亞達市和帕薩迪納市。行政上屬於加州理工學院管理，始建於1936年，由當年加州理工學院的教授西奧多·馮·卡門領導創建。實驗室的主要負責開發和管理無人空間探測任務，即建造和操作行星航天器，它也進行地球軌道和天文學任務，還負責操作NASA的深空網絡；
蘭利研究中心（LRC）成立於1917年，位於弗吉尼亞州漢普頓。該研究中心以美國著名天文學家、飛行器先驅蘭利的名字命名，是美國著名的飛行器地面試驗中心，它擁有從亞聲速、跨聲速到高超聲速的風洞試驗設備20餘座。LaRC主要專注於航空研究，阿波羅登月艙在該設施進行了飛行測試，目前將三分之二的項目用於航空，其餘的則用於太空；
格倫研究中心（GRC），位於美國俄亥俄州克利夫蘭市，前身是位於俄亥俄州布魯克公園的劉易斯飛行推進實驗室，成立於1942年，專門從事航空航天發動機的試驗研究；
斯坦尼斯航天中心（SSC），位於密西西比州的漢考克縣，在密西西比州與路易斯安那州邊界的珠江兩岸，它是NASA最大的火箭發動機測試設施；
除此之外，附屬設施還包括：弗吉尼亞州沃洛普斯島的沃洛普斯飛行設施；路易斯安那新奧爾良的MiHoud組裝設施；新墨西哥拉斯克魯塞斯的白沙測試設施；加利福尼亞巴斯托、西班牙馬德里、澳大利亞堪培拉的深空網絡站。
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