ביוני 1992 הסכימו נשיא ארצות הברית ג'ורג' ה. וו. בוש ונשיא רוסיה בוריס ילצין לשתף פעולה בתחום חקר החלל וחתמו על ה-"Agreement between the United States of America and the Russian Federation Concerning Cooperation in the Exploration and Use of Outer Space for Peaceful Purposes" (הסכם בין ארצות הברית לפדרציה הרוסית בקשר לשיתוף הפעולה בתחום חקר החלל ושימוש בחלל החיצון למטרות שלום). הסכם זה קרא לתכנון תוכנית חלל קצרה ומשותפת במהלכה יטוס אסטרונאוט אמריקאי בחללית סויוז אל תחנת החלל מיר הרוסית, ושני קוסמונאוטים רוסיים יטוסו על גבי מעבורת החלל האמריקאית.
בספטמבר 1993 הכריזו סגן נשיא ארצות הברית אל גור וראש ממשלת רוסיה ויקטור צ'רנומירדין על תוכנית לבניית תחנת חלל חדשה, אשר בסופו של דבר הפכה לתחנת החלל הבינלאומית. כמו כן הם הסכימו שבמשך השנים הבאות ארצות הברית תהיה מעורבת בתוכנית מיר, תחת הקוד "שלב מספר אחת", כהכנה לתוכנית החדשה (שתהיה "שלב מספר שתיים").
במהלך התוכנית שוגרו 11 משימות מעבורות אל תחנת החלל מיר, תספקו אותה והחליפו את צוותיה. כמו כן, משימה אחת - STS-74 - נשאה עימה רכיבים נוספים לתחנה - מודול עגינה וזוג לוחות סולאריים. כמו כן בוצעו בתוכנית ניסויים מדעיים שונים, גם על במעבורות החלל וגם בתחנה עצמה. במהלך התוכנית הורחבה תחנת החלל מיר ונוספו לה שתי יחידות (מלבד מודול העגינה והלוחות הסולאריים) - "ספקטר" ו"פרירודה", ששימשו את האסטרונאוטים האמריקאיים כאזורי מגורים וכמעבדות. משימות אלו העניקו לנאס"א ולרוסקוסמוס ניסיון בשיתוף פעולה בחלל ובהרכבת מבנים גדולים בחלל, דברים שנדרשו לשם מימוש תוכנית תחנת החלל הבינלאומית.
התוכנית שימשה גם כתחבולה פוליטית מצד ממשלת ארצות הברית, בנותנה ערוץ דיפלומטי לנאס"א לקחת חלק במימון תוכנית החלל הרוסית המקרטעת והענייה. דבר זה איפשר לממשלה הרוסית החדשה לשמור על מיר פעילה, יחד עם תוכנית החלל הרוסית בכלל, בהבטיחה כי הממשלה הרוסית תשמור על קשרי ידידות עם ארצות הברית.
צוותים.
בנוסף לטיסות המעבורות אל מיר, כללה התוכנית את שהייתם של 7 אסטרונאוטים בתחנה לפרקי זמן ארוכים. שבעת האסטרונאוטים שנבחרו: נורמן ת'אגארד, שאנון לוסיד, ג'ון בלאהא, ג'רי ליננג'ר, מייקל פואייל, דייוויד וולף ואנדי תומאס, הוטסו כל אחד בתורו אל עיר הכוכבים, רוסיה, שם עברו אימונים בהיבטים שונים על פעילות תחנת החלל מיר ופעילות חללית הסויוז ששימשה ככלי התחבורה המאויש היחיד אל התחנה (לפני משימות מעבורות החלל אל התחנה). האסטרונאוטים התאמנו גם בביצוע הליכות חלל מחוץ למיר וקיבלו שיעורים בשפה הרוסית, בה דיברו עם הקוסמונאוטים ועם מרכז הבקרה הרוסי. מלבדם טסו במעבורות במסגרת התוכנית עוד כ-35 אסטרונאוטים.
בתוכנית לקחו חלק באופן פעיל 18 קוסמונאוטים בשירות סוכנות החלל הפדרלית של רוסיה, אך רק תשעה מתוכם טסו במעבורות האמריקאיות, בעוד השאר ביצעו את חלקם בתוכנית בחלליות סויוז. התשעה שטסו במעבורות הם: סרגיי קריקאליוב, אנטולי סולבייב, ניקולאי באדרין, גנאדי סטרקאלוב, ולדימיר דזורוב, יילנה קונדקובה, ולדימיר טיטוב, סאליזן שאפירוב וואלרי ריומין. קוסמונאוטים אלו עברו אימונים במרכז החלל ג'ונסון ביוסטון, טקסס, כהכנה לטיסתם במעבורות.
במשך שהייתם במיר, וגם במעבורות החלל, ביצעו האסטרונאוטים והקוסמונאוטים ניסויים מגוונים, כולל גידול צמחים וגבישים, וצילמו מאות תצלומים של כדור הארץ שחג מתחתם באיטיות. הם גם סייעו בפעולות השוטפות לתחזוק התחנה הישנה (שרכיבה הראשון שוגר ב-1986), וגם בתיקונה לאחר פריצת שרפה בתחנה, התנגשות חללית הפרוגרס בתחנה, איבוד הכוח החשמלי, ספינים לא מבוקרים ודליפת חומרים רעילים. האסטרונאוטים האמריקאים שהו במצטבר כמעט 1,000 ימים על התחנה, ובכך אפשרו לנאס"א ללמוד רבות על שהייה ממושכת בחלל, כולל התופעות הפסיכולוגיות שחוו האסטרונאוטים, והשיטה היעילה ביותר לניהול הפעילות בתחנה.
בטיסות המעבורות ובטיסות חלליות הסויוז אל מיר במסגרת התוכנית, השתתפו גם טייסי חלל מאומות נוספות, שלא היו מעורבים ישירות בתוכנית, אך ביקרו במיר תוך השתתפותם במשימותיהם: האסטרונאוט הגרמני תומאס רייטר, ששירת ב-ESA, היה חלק ממשלחת EO-22 למיר בין ספטמבר 1995 לפברואר 1996. האסטרונאוט כריס הדפילד, ששירת בסוכנות החלל הקנדית, טס במשימת STS-74 שעגנה במיר בנובמבר 1995 והיה לקנדי היחיד שביקר במיר. והאסטרונאוטים הצרפתיים קלאודי הייגנרה, ז'אן פרנסואה קלרבוי, ז'אן לופ קרייטין וליאופולד הייארטס, כולם בשירות ESA, ביקרו בתחנה במהלך התוכנית, גם במעבורות וגם בחלליות הסויוז, אך לא כחלק ממשלחת לתחנה.
תחנת החלל מיר.
תחנת החלל מיר הורכבה בחלל בין 1986 ל-1996 והייתה תחנת החלל המודולרית הראשונה. היא הייתה תחנת המחקר הראשונה בחלל שאפשרה שהייה ממושכת בצורה עקבית, והחזיקה בעבר בשיא השהייה המאוישת הרציפה בחלל - 10 שנים פחות 8 ימים (השיא נשבר על ידי תחנת החלל הבינלאומית בנובמבר 2010). מטרת התחנה הייתה לשמש כמעבדה מדעית גדולה ומאוישת בחלל, ובעזרת מספר שיתופי פעולה, כולל תוכנית מיר ומעבורות החלל ואינטרקוסמוס, הפכה התחנה לנגישה לטייסי חלל מאומות ומדינות שונות. המשימה המאוישת האחרונה שביקרה במיר - סויוז TM-30 - עזבה אותה ב-16 ביוני 2000, והתחנה המשיכה לפעול עד ל-23 במרץ 2001, אז הוצאה ממסלולה בצורה מבוקרת וחדרה לאטמוספירה, שם התפרקה ונשרפה.
מיר התבססה על תחנות חלל מסוג סאליוט ששבעה מהם שוגרו ופעלו בין 1971 ל-1991, ותוספקה על ידי חלליות סויוז מאוישות וחלליות פרוגרס לא מאוישות. מעבורת החלל בוראן יועדה לבקר גם היא במיר, אך תוכנית פיתוח המעבורת בוטלה לאחר טיסתה הראשונה (והבלתי מאוישת). מעבורות החלל האמריקאיות שביקרו במיר השתמשו במערכת עגינה מסוג APAS שתוכננה במקור עבור המעבורת בוראן, שהורכבה על מתאם אמריקאי שתוכנן לשימוש בתחנת החלל פרידום.
שטחה של תחנת החלל מיר, יחד עם שטחה של מעבורת החלל שהייתה מעוגנת בה, הפכו רכב חלל זה לגדול ביותר שנבנה מעולם (עד לבניית תחנת החלל הבינלאומית), ששקל כ-250 טון.
מעבורת החלל.
מעבורת החלל של נאס"א הייתה חללית מאוישת אמריקאית שפותחה במסגרת תוכנית מעבורות החלל. סך הכל נבנו חמש מעבורות מבצעיות, מתוכן שלוש נשארו מבצעיות עד לסיום התוכנית ב-2011. מעבורת החלל שוגרה אנכית, כשבתוכה בדרך כלל בין 5 ל-7 אסטרונאוטים וכ-23 טון מטען, שאוחסן בתא המטען של המעבורת, למסלול לווייני נמוך. כשהשלימה המעבורת את משימתה הייתה חודרת לאטמוספירה ודואה כדאון עד לנחיתתה כמטוס במסלול נחיתה מתאים.
מעבורת החלל הייתה החללית המאוישת הראשונה לטיסות מסלוליות שתוכננה לשימוש חוזר. היא שימשה לשיגור מטענים שונים למסלולים שונים, ואף לשיגור גשושיות לחקר מערכת השמש, ובמהלך תוכנית מיר ומעבורות החלל, ובמהלך בניית ה-ISS שימשה לאספקת התחנות, להחלפת צוותיהן ולהרחבתן ושדרוגן.
במהלך תוכנית מיר והמעבורות, ביקרו במיר המעבורות דיסקברי, אטלנטיס ואנדוור, כשאטלנטיס הפעילה ביותר, עם שיגורה ברצף ל-7 משימות אל התחנה בין 1995 ל-1997. מעבורת החלל צ'לנג'ר התפוצצה בעת שיגורה ב-1986 ומכאן שלא השתתפה תוכנית (אנדוור נבנתה כדי להחליפה). מעבורת החלל קולומביה, וותיקת המעבורות, לא הייתה מותאמת לשירות יעיל של מיר (ולאחר מכן גם ה-ISS), שנטיית מסלולה הייתה 51.6°, וכן לא צוידה במנעל אוויר חיצוני, שנדרש לביצוע עגינות בחלל (קולומביה התפרקה בעת חדירתה לאטמוספירה בשנת 2003).
מהלך התוכנית.
תחילת שיתוף הפעולה (1994).
השלב הראשון של תוכנית מיר והמעבורות החל ב-3 בפברואר 1994 עם שיגור המעבורת דיסקברי למשימתה ה-18 - STS-60. משימה זו, שנמשכה שמונה ימים, הייתה טיסת המעבורת הראשונה לאותה שנה, טיסתו הראשונה של קוסמונאוט רוסי - סרגיי קריקאליוב - על גבי מעבורת אמריקאית, וטיסתה השנייה של יחידת המעבדה ספייסהאב (שהחליפה את ספייסלאב). טיסה זו סיימה את המרוץ לחלל, שהחל כ-37 שנה לפני כן, באופן מוחלט, זאת לאחר שהמרוץ כבר כמעט ולא הורגש אחרי משימת אפולו-סויוז ב-1975. המטען העיקרי שנשאה המעבורת היה ה-Wake Shield Facility, התקן שמטרתו הייתה לייצר מוליכים למחצה חדשים לשימוש באלקטרוניקה מתקדמת. ההתקן חובר בקצה הזרוע הרובוטית של המעבורת, שהייתה פרושה במהלך כל המשימה. במהלך המשימה ביצעו האסטרונאוטים והקוסמונאוט ניסויים שונים במודול ספייסהאב שמוקם בתא המטען. כמו כן ביצעו האסטרונאוטים והקוסמונאוט שיחות וידאו עם שלושת הקוסמונאוטים ששהו באותה עת בתחנת החלל מיר.
המעבורת הראשונה במיר (1995).
ב-3 בפברואר 1995 שוגרה דיסקברי למשימה הראשונה לאותה שנה - STS-63. הייתה זו הטיסה השנייה במסגרת תוכנית מיר והמעבורות, והראשונה שהוטסה על ידי אישה, האסטרונאוטית איילין קולינס. המשימה, שכונתה "near-Mir" (קרוב למיר), נמשכה שמונה ימים, במהלכם נפגשה המעבורת עם תחנת החלל מיר, והגיעה למרחק של 11 מטרים בלבד ממנה. לאחר המפגש הטיסה קולינס את המעבורת סביב התחנה. מטרת המשימה הייתה לשמש כחזרה גנרלית לקראת המשימה הבאה בתוכנית - STS-71 - שהייתה הראשונה לעגון בתחנה. ככזאת, נשאה המשימה מערכות שונות שנבחנו במהלכה ונבחנו טכניקות טיסה בסמוך לתחנה.