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1961년 5월 5일, 앨런 셰퍼드는 프리덤 7호에서 준궤도 우주 비행을 수행하며 최초의 미국인 우주 비행사가 되었다. 이 비행은 소련의 유리 가가린이 완전한 궤도 우주 비행을 수행하며 최초의 인간 우주 비행사가 된 지 한 달도 채 되지 않아 이루어졌다. NASA의 첫 궤도 우주 비행은 1962년 2월 20일 존 글렌에 의해 프렌드십 7호에서 수행되었으며, 재진입 전에 세 번의 완전한 궤도를 돌았다. 글렌은 자동 조종 장치 오작동으로 인해 마지막 두 궤도의 일부를 수동으로 비행해야 했다. 여섯 번째이자 마지막 머큐리 임무는 1963년 5월 고든 쿠퍼에 의해 수행되었으며, 페이스 7호에서 34시간 동안 22번의 궤도를 돌았다. 머큐리 프로그램은 인간을 우주 궤도에 진입시키고, 추적 및 제어 시스템을 개발하며, 유인 우주 비행과 관련된 다른 문제들을 식별하는 목표를 달성하며 엄청난 성공으로 인정받았다.
NASA의 많은 관심이 우주로 향했지만, 항공 임무를 소홀히 하지는 않았다. 초기 항공 연구는 X-1의 초음속 비행을 기반으로 극초음속 비행이 가능한 항공기를 제작하려고 시도했다. 노스아메리칸 X-15는 NASA-미 공군 합동 프로그램으로, 극초음속 시험 항공기는 대기권에서 우주 공간으로 넘어간 최초의 비전용 우주선이 되었다. X-15는 또한 아폴로 프로그램 기술과 램제트 및 스크램제트 추진 장치의 시험대 역할을 했다.
달 착륙.
미국과 소련 간의 냉전이 격화되면서 존 F. 케네디 대통령은 NASA에 1960년대 말까지 미국인을 달에 착륙시키고 안전하게 지구로 귀환시키는 임무를 맡겼으며, 이 목표를 달성하기 위해 제임스 E. 웹을 NASA 국장으로 임명했다. 1961년 5월 25일, 케네디 대통령은 미국 의회에서 "긴급 국가적 필요" 연설을 통해 이 목표를 공개적으로 선언하며 다음과 같이 말했다.
케네디는 다음 해인 1962년 9월 12일 라이스 대학교에서 "우리는 달에 가기로 선택했다" 연설을 통해 아폴로 프로그램에 대한 대중의 지지를 강화하기를 바라며 전국에 연설했다.
전임 대통령 드와이트 아이젠하워와 1964년 대선 후보 배리 골드워터가 달에 우주비행사를 착륙시키는 목표에 대해 비판했지만, 케네디 대통령은 NASA의 증가하는 예산을 보호할 수 있었고, 이 예산의 50%는 유인 우주 비행에 직접 사용되었으며, 나중에 추정하기로는 절정기에는 미국인의 5%가 아폴로 프로그램의 어떤 측면에든 참여했다고 한다.
미국 국방부가 첫 대륙간 탄도 미사일을 제작하는 데 있어 중복 시스템을 사용하는 프로그램 관리 개념을 본떠, NASA는 새뮤얼 C. 필립스 소장을 우주국에 배정하여 아폴로 프로그램 국장으로 일하게 해달라고 공군에 요청했다. 새턴 V 로켓 개발은 베르너 폰 브라운과 마셜 우주비행센터의 그의 팀이 이끌었으며, 육군탄도미사일국의 원래 새턴 I에서 파생되었다. 아폴로 사령기계선은 노스아메리칸이 설계 및 제작했으며, 아폴로 달 착륙선은 그러먼이 설계 및 제작했다.
달 임무에 필요한 우주 비행 기술과 장비를 개발하기 위해 NASA는 제미니 계획을 시작했다. 수정된 공군 타이탄 II GLV 발사체를 사용하여, 제미니 캡슐은 2주 이상의 비행을 위해 두 명의 우주비행사를 태울 수 있었다. 제미니는 배터리 대신 연료 전지를 사용하는 것을 개척했고, 최초의 미국인 우주유영과 랑데부 작전을 수행했다.
레인저 계획은 소련의 달 탐사에 대응하여 1950년대에 시작되었지만, 대부분의 임무는 실패로 끝났다. 루나 오비터 프로그램은 더 큰 성공을 거두어 아폴로 착륙을 위해 표면을 매핑하고, 운석 탐지 및 방사선 수준을 측정했다. 서베이어 계획은 무인 달 착륙 및 이륙을 수행하고, 표면 및 레골리스 관측을 수행했다. 아폴로 1호 화재로 우주비행사 세 명이 사망하는 좌절에도 불구하고 프로그램은 계속되었다.
아폴로 8호는 지구 저궤도를 벗어난 최초의 유인 우주선이었으며, 달에 도달한 최초의 유인 우주 비행이었다. 승무원들은 1968년 12월 24일과 25일에 달 궤도를 10번 돌고 안전하게 지구로 돌아왔다. 세 명의 아폴로 8호 우주비행사들—프랭크 보먼, 제임스 러벨, 윌리엄 앤더스—은 우주에서 지구를 구 형태로 본 최초의 인간이었고, 지구돋이를 목격한 최초의 인간이었으며, 달의 먼 쪽을 직접 보고 사진을 찍은 최초의 인간이었다.
최초의 달 착륙은 아폴로 11호에 의해 수행되었다. 닐 암스트롱이 지휘하고 우주비행사 버즈 올드린과 마이클 콜린스가 탑승한 아폴로 11호는 NASA 역사상 가장 중요한 임무 중 하나였으며, 소련이 달 탐사 야망을 포기하면서 우주 경쟁의 종식을 알렸다. 달 표면에 발을 디딘 최초의 인간인 닐 암스트롱은 이제 유명한 말을 남겼다.
NASA는 아폴로 프로그램의 일환으로 총 6번의 달 착륙을 수행했으며, 아폴로 17호가 1972년에 프로그램을 마무리했다.
아폴로 프로그램의 종료.
베르너 폰 브라운은 NASA가 설립된 이래로 우주 정거장을 개발해야 한다고 주장했다. 1973년, 아폴로 달 임무가 끝난 후, NASA는 새턴 V의 마지막 발사에 스카이랩을 쏘아 올리며 첫 우주 정거장을 발사했다. 스카이랩은 아폴로 및 새턴 하드웨어의 상당 부분을 재활용했으며, 재활용된 새턴 V 3단 로켓이 우주 정거장의 주요 모듈 역할을 했다. 발사 중 스카이랩이 손상되어 첫 승무원이 거주 가능하고 작동 가능하도록 우주 유영을 수행해야 했다. 스카이랩은 9번의 임무를 수행했으며 1974년에 퇴역하고 우주왕복선의 첫 발사 및 궤도를 높일 가능성이 있기 2년 전인 1979년에 궤도를 벗어났다.
1975년, 아폴로-소유스 시험 계획은 최초의 국제 우주 비행이었고, 냉전 라이벌 간의 주요 외교적 성과였으며, 아폴로 캡슐의 마지막 비행이기도 했다. 1975년에 비행한 미국 아폴로 우주선은 소련 소유스 캡슐과 도킹했다.
행성 간 탐사 및 우주 과학.
1960년대 동안, NASA는 우주과학 및 행성 간 탐사선 프로그램을 시작했다. 매리너 계획은 1960년대에 금성, 화성, 수성으로 탐사선을 발사하는 주요 프로그램이었다. 제트추진연구소는 로봇 행성 간 탐사의 주요 NASA 센터였으며, 내행성에 대한 중요한 발견을 했다. 이러한 성공에도 불구하고, 의회는 추가적인 행성 간 임무에 자금을 지원하는 것을 꺼렸고, NASA 국장 제임스 웹은 아폴로 프로그램에 자원을 집중하기 위해 모든 미래의 행성 간 탐사선을 중단시켰다.
아폴로 프로그램이 끝난 후, NASA는 행성 간 탐사선 발사를 재개하고 우주과학 프로그램을 확장했다. 탐사 대상으로 지정된 첫 행성은 지구와 많은 유사한 특징을 공유하는 금성이었다. 미국 매리너 2호 우주선이 처음 방문했으며, 금성은 뜨겁고 황량한 행성으로 관측되었다. 후속 임무로는 1970년대의 파이어니어 비너스 계획과 1980년대와 1990년대에 금성 표면의 레이더 지도를 작성한 마젤란이 있었다. 미래의 임무는 태양계의 다른 목적지로 가는 도중에 금성을 스쳐 지나가는 비행이었다.
화성은 잠재적으로 생명체를 품었을 가능성이 있다는 의심 때문에 오랫동안 NASA에게 강한 매혹의 대상이었다. 매리너 5호는 화성을 스쳐 지나간 최초의 NASA 우주선이었고, 이어서 매리너 6호와 매리너 7호가 뒤를 이었다. 매리너 9호는 화성으로의 첫 궤도 임무였다. 1975년에 발사된 바이킹 계획은 1976년에 화성에 두 번 착륙했다. 후속 임무는 1996년까지 발사되지 않았으며, 마스 글로벌 서베이어 궤도선과 마스 패스파인더가 최초의 화성 로버인 소저너를 배치했다. 2000년대 초에는 2001 마스 오디세이 궤도선이 행성에 도달했으며, 2004년에는 스피릿과 오퍼튜니티 로버가 붉은 행성에 착륙했다. 이어서 2005년에는 화성 정찰위성과 2007년 피닉스 화성 착륙선이 뒤를 이었다. 2012년에 착륙한 큐리오시티는 화성의 방사선 수준이 국제우주정거장과 같다는 것을 발견하여 인간 탐사의 가능성을 크게 높였고, 생명 발생에 필요한 핵심 화학 성분을 관측했다. 2013년에는 화성 대기 및 휘발성 진화 (MAVEN) 임무가 화성의 상부 대기와 우주 환경을 관측했으며, 2018년에는 지진 탐사 측지 및 열 수송을 이용한 내부 탐사 (인사이트)가 화성 내부를 연구했다. 2021년 퍼서비어런스 로버는 최초의 행성 간 항공기인 인제뉴어티 헬리콥터를 탑재했다.
NASA는 2004년에 수성으로 임무를 시작했으며, 메신저 탐사선은 최초로 태양광 돛단배를 사용했다. NASA는 또한 1960년대부터 외태양계로 탐사선을 발사했다. 파이어니어 10호는 목성을 스쳐 지나간 외행성으로의 첫 탐사선이었고, 파이어니어 11호는 행성을 최초로 근접 촬영한 사진을 제공했다. 두 탐사선 모두 태양계를 벗어난 최초의 물체가 되었다. 보이저 계획은 1977년에 시작되어 목성과 토성, 해왕성, 천왕성을 스쳐 지나가 태양계를 벗어나는 궤도를 따랐다. 우주왕복선 STS-34 비행에서 배치된 갈릴레오 우주선은 목성을 궤도에 진입한 최초의 우주선으로, 유로파의 지하 해양 증거를 발견하고 이 위성이 얼음 또는 액체 물을 가지고 있을 수 있음을 관측했다. NASA-유럽 우주국-이탈리아 우주국의 합동 임무인 카시니-하위헌스는 토성의 위성 타이탄으로 보내졌는데, 타이탄은 화성과 유로파와 함께 태양계에서 생명체를 품을 수 있는 것으로 의심되는 유일한 천체이다. 카시니는 토성의 새로운 위성 3개를 발견했으며, 하위헌스 탐사선은 타이탄의 대기권에 진입했다. 이 임무는 타이탄에 액체 탄화수소 호수가 존재한다는 증거와 생명체를 품을 수 있는 엔셀라두스 위성의 지하 해양 증거를 발견했다. 2006년에 최종 발사된 뉴 허라이즌스 임무는 명왕성과 카이퍼대를 방문한 최초의 우주선이었다.
행성 간 탐사선 외에도 NASA는 많은 우주 망원경을 발사했다. 1960년대에 발사된 궤도 천문대는 NASA의 첫 궤도 망원경으로, 자외선, 감마선, X선 및 적외선 관측을 제공했다. NASA는 1960년대와 1970년대에 궤도 지구 물리학 관측소를 발사하여 지구를 내려다보고 태양과의 상호 작용을 관측했다. 우후루 위성은 최초의 전용 X선 망원경으로, 하늘의 85%를 매핑하고 수많은 블랙홀을 발견했다.
1990년대와 2000년대 초에 발사된 그레이트 옵저버터리 계획은 NASA의 가장 강력한 망원경 중 하나이다. 허블 우주망원경은 1990년 디스커버리호의 STS-31에서 발사되었으며 150억 광년 떨어진 은하를 관측할 수 있었다. 망원경 거울의 큰 결함으로 인해 프로그램이 중단될 뻔했지만, NASA는 결함을 보정하기 위해 컴퓨터 증강 기술을 사용하고 손상된 부품을 교체하기 위해 5번의 우주왕복선 서비스 비행을 발사했다. 콤프턴 감마선 천문대는 1991년 아틀란티스호의 STS-37에서 발사되었으며, 우리 은하 중심에서 반물질의 가능한 출처를 발견하고 대부분의 감마선 폭발이 우리 은하 밖에서 발생한다는 것을 관측했다. 찬드라 엑스선 천문대는 1999년 컬럼비아호의 STS-93에서 발사되었으며, 블랙홀, 퀘이사, 초신성 및 암흑물질을 관측했다. 이 망원경은 우리 은하 중심의 궁수자리 A* 블랙홀과 은하 충돌 중 암흑 물질과 일반 물질의 분리에 대한 중요한 관측을 제공했다. 마지막으로 스피처 우주망원경은 2003년 델타 II 로켓에서 발사된 적외선 망원경이다. 이 망원경은 지구를 따라 태양 주위를 도는 궤도에 있으며 갈색 왜성의 존재를 발견했다.
우주배경 탐사선과 윌킨슨 마이크로파 비등방성 탐색기와 같은 다른 망원경들은 대폭발을 지지하는 증거를 제공했다. 아폴로 프로그램을 이끈 NASA 국장의 이름을 딴 제임스 웹 우주망원경은 2021년에 발사된 적외선 천문대이다. 제임스 웹 우주망원경은 허블 우주망원경의 직접적인 후계기로, 최초 은하의 형성을 관측하기 위한 것이다. 다른 우주 망원경으로는 2009년에 발사되어 지구와 유사하며 생명체를 품을 수 있는 외계 행성을 식별하기 위한 케플러 우주망원경이 있다. 케플러 우주망원경이 확인한 최초의 외계 행성은 그 항성의 거주 가능 영역 내에 궤도를 도는 케플러-22b였다.
NASA는 또한 1960년에 최초의 기상 위성이었던 텔레비전 적외선 관측 위성(TIROS)과 같은 여러 위성을 발사하여 지구를 연구했다. NASA와 미국 기상국은 미래의 TIROS와 2세대 님버스 기상 위성 프로그램에서 협력했다. 또한 환경 과학 서비스 관리청과 일련의 기상 위성에서 협력했으며, 이 기관은 실험적인 응용 기술 위성을 정지 궤도에 발사했다. NASA의 첫 전용 지구 관측 위성인 랜드샛은 1972년에 발사되었다. 이는 NASA와 미국 해양대기청이 공동으로 정지 운영 환경 위성을 개발하고 오존홀을 발견하는 계기가 되었다.
우주왕복선.
NASA는 1960년대부터 스페이스플레인 개발을 추진해왔으며, 항공과 우주라는 두 가지 임무를 결합했다. NASA는 스페이스플레인을 더 큰 프로그램의 일부로 보았는데, 이는 지구 궤도에 있는 우주정거장에 정기적이고 경제적인 물류 지원을 제공하여 달 및 화성 임무의 허브로 사용될 것이라는 구상이었다. 재사용 가능한 발사체는 새턴 V와 같은 비싸고 소모적인 부스터의 필요성을 없앨 것이었다.
1969년, NASA는 존슨 우주 센터를 우주왕복선 궤도선의 설계, 개발 및 제조를 위한 주도 센터로 지정했으며, 마셜 우주비행센터는 발사 시스템 개발을 이끌게 되었다. NASA의 리프팅 바디 항공기 시리즈는 NASA-미 공군 합동 마틴 마리에타 X-24로 정점을 찍으며 우주왕복선 및 미래 극초음속 비행 항공기 개발에 직접적인 정보를 제공했다. 우주왕복선의 공식 개발은 1972년에 시작되었으며, 로크웰 인터내셔널은 궤도선 및 엔진 설계를, 마틴 마리에타는 외부 연료 탱크를, 모턴 시오콜은 고체 로켓 부스터를 계약했다. NASA는 엔터프라이즈, 컬럼비아, 챌린저, 디스커버리, 애틀랜티스, 인데버 등 6대의 궤도선을 확보했다.
우주왕복선 프로그램은 또한 NASA가 NASA 우주 비행사단에 주요 변화를 가져올 수 있게 했다. 이전의 거의 모든 우주비행사들이 공군 또는 해군 테스트 파일럿이었던 반면, 우주왕복선은 NASA가 비군사 과학 및 기술 전문가들을 더 많이 모집할 수 있도록 했다. 대표적인 예로 샐리 라이드는 STS-7에서 우주를 비행한 최초의 미국 여성 우주비행사가 되었다. 이 새로운 우주비행사 선정 과정은 NASA가 처음으로 미국 동맹국 및 파트너로부터 교환 우주비행사를 받아들일 수 있도록 했다.
첫 우주왕복선 비행은 1981년에 컬럼비아호가 새로운 스페이스플레인의 비행 시험 역할을 하도록 설계된 STS-1 임무를 수행하며 이루어졌다. NASA는 우주왕복선이 공군의 아틀라스, 델타, 타이탄 및 유럽 우주국의 아리안과 같은 소모성 발사 시스템을 대체할 것으로 의도했다. 유럽 우주국이 개발한 우주왕복선의 스페이스랩 페이로드는 NASA가 이전에 달성할 수 있었던 것보다 우주왕복선 임무의 과학적 능력을 향상시켰다.
NASA는 STS-5 임무에서 첫 상업 위성을 발사했으며, 1984년 STS-41-C 임무는 챌린저호가 오작동하는 솔라 맥시멈 미션 위성을 포획하고 수리하면서 세계 최초의 궤도 위성 수리 임무를 수행했다. 또한 팔라파 B2 및 웨스타 6호 위성처럼 오작동하는 위성을 지구로 귀환시키는 능력도 있었다. 지구로 귀환된 위성은 수리되어 재발사되었다.
새로운 우주 비행 시대를 열었음에도 불구하고, 우주왕복선은 광고만큼 재사용 가능하고 비용 효율적이지 않다는 비판을 받았다. 1986년, 챌린저호 사고가 STS-51L 임무에서 발생하여 우주선과 7명의 우주비행사가 발사 중 사망했고, 전체 우주왕복선 함대는 36개월 동안 운항이 중단되었으며, NASA와 계약하여 위성을 배치했던 44개 상업 회사는 소모성 발사체로 돌아가야 했다. STS-26 임무로 우주왕복선이 다시 비행했을 때, 신뢰성과 안전성을 개선하기 위해 상당한 수정이 이루어졌다.
소련 붕괴 이후, 러시아 연방과 미국은 셔틀-미르 프로그램을 시작했다. 첫 러시아 우주비행사는 1994년 STS-60 임무에 탑승했으며, 디스커버리호는 STS-63 임무에서 러시아 미르와 랑데부했지만 도킹하지는 않았다. 이어서 아틀란티스호의 STS-71 임무에서는 우주왕복선의 원래 의도된 임무인 우주정거장과의 도킹 및 보급품과 인력 이송을 달성했다. 셔틀-미르 프로그램은 우주정거장에서 일련의 궤도 사고가 발생하여 프로그램이 종료될 때까지 1998년까지 계속되었다.
2003년, 컬럼비아호가 STS-107 임무 중 재진입 시 파괴되면서 두 번째 우주왕복선이 파괴되었고, 우주선과 7명의 우주비행사가 모두 사망했다. 이 사고는 우주왕복선 프로그램의 은퇴 시작을 알렸으며, 조지 W. 부시 대통령은 국제우주정거장 완공 시 우주왕복선을 은퇴시키도록 지시했다. 2006년, 우주왕복선은 다시 비행을 시작하여 허블 우주망원경을 서비스하기 위한 여러 임무를 수행했지만, 2011년 국제우주정거장으로의 STS-135 보급 임무 이후 은퇴했다.
우주정거장.
NASA는 1979년 스카이랩 재진입 이후 우주정거장 아이디어를 포기하지 않았다. NASA는 우주왕복선이 비행을 시작하자마자 더 큰 우주정거장 건설을 지지하도록 정치인들에게 로비를 시작했으며, 이를 궤도 실험실, 수리 스테이션, 그리고 달 및 화성 임무의 출발점으로 홍보했다. NASA는 로널드 레이건 대통령에게서 강력한 지지자를 찾았고, 그는 1984년 연설에서 다음과 같이 선언했다.
1985년, NASA는 프리덤 우주정거장을 제안했으며, NASA와 레이건 대통령은 이를 국제 프로그램으로 의도했다. 이는 프로그램에 정당성을 더해줄 것이지만, NASA 내부에서는 국제 구성 요소가 프로젝트 내에서 NASA의 권한을 약화시킬 수 있다는 우려가 있었는데, NASA는 국내외 파트너와 진정한 동등한 위치에서 협력한 적이 없었기 때문이다. 또한 유럽과 민감한 우주 기술을 공유하여 미국의 기술적 우위를 약화시킬 수 있다는 우려도 있었다. 궁극적으로, 1985년 13개국과 유럽 우주국 회원국, 캐나다, 일본을 포함한 국제 협정이 프리덤 우주정거장 프로그램 개발을 위해 서명되었다.
최초의 국제 우주 프로그램이었음에도 불구하고, 프리덤 우주정거장은 비용을 중심으로 많은 논란이 있었다. 1990년대 초에는 비용 절감을 위해 여러 차례 재설계가 이루어졌고, 많은 기능이 제거되었다. 의회에 프로그램 중단을 요구하는 목소리가 있었음에도 불구하고, 1992년까지 39개 주에 걸쳐 75,000개의 일자리를 창출했기 때문에 프로그램은 계속되었다. 1993년에는 빌 클린턴 대통령이 NASA 예산을 크게 삭감하고 비용을 대폭 줄이도록 지시했으며, 항공우주 산업 일자리를 잃지 않고 러시아를 포함시키도록 했다.
1993년, 클린턴 행정부는 러시아 연방과의 합의에 따라 프리덤 우주정거장이 국제우주정거장이 될 것이라고 발표했다. 이는 러시아가 미국 화폐 유입을 통해 자신들의 우주 프로그램을 유지하고 두 주요 우주 프로그램 중 하나로서의 지위를 유지할 수 있도록 했다. 미국이 국제우주정거장의 대부분을 건설하고 발사했지만, 러시아, 캐나다, 일본, 유럽 우주국 모두 구성 요소를 기여했다. NASA가 비용을 174억 달러 예산으로 유지하겠다고 주장했지만, 비용은 계속 증가했고 NASA는 국제우주정거장을 유지하기 위해 다른 프로그램에서 자금을 이전해야 했다. 궁극적으로 정거장의 총 비용은 1500억 달러였고, 미국이 3분의 2를 부담했다. 2003년 컬럼비아 우주왕복선 사고 이후, NASA는 우주비행사 수송을 위해 러시아 소유스 발사에 의존할 수밖에 없었고, 2011년 우주왕복선 은퇴는 정거장 완성을 가속화했다.
1980년대, 우주왕복선의 첫 비행 직후, NASA는 록웰 X-30 국가 항공우주 비행기를 개발하기 위해 국방부와 합동 프로그램을 시작했다. NASA는 우주왕복선이 엄청난 기술적 성과임에도 불구하고 모든 약속을 이행할 수 없을 것이라는 것을 깨달았다. 단발궤도선 스페이스플레인으로 설계된 X-30은 민간 및 군사 응용 분야를 모두 가지고 있었다. 냉전이 끝남에 따라, X-30은 비행 상태에 도달하기 전인 1992년에 취소되었다.
민간 우주 개발과 달 복귀.
2003년 컬럼비아 우주왕복선 공중분해 사고 이후, 부시 대통령은 우주왕복선을 원활하게 대체하고 지구 저궤도 너머로 우주 탐사를 확장하기 위해 컨스텔레이션 계획을 시작했다. 컨스텔레이션은 이전 우주왕복선 장비를 상당량 사용하고 우주비행사들을 달로 돌려보내려 했다. 이 프로그램은 버락 오바마 행정부에 의해 취소되었다. 전 우주비행사 닐 암스트롱, 유진 서넌, 짐 러벨은 버락 오바마 대통령에게 서한을 보내 미국이 새로운 유인 우주 비행 능력을 갖추지 못하면 2등급 또는 3등급 우주 강국으로 전락할 위험이 있다고 경고했다.
레이건 행정부 초기부터 NASA가 모든 것을 자체적으로 수행하기보다는 우주 탐사에 민간 부문 참여를 확대해야 한다는 요구가 있었다. 1990년대에 NASA와 록히드 마틴은 우주왕복선을 대체할 예정이었던 록히드 마틴 X-33 벤처스타 스페이스플레인의 시연기를 개발하기 위한 협약을 체결했다. 기술적인 문제로 인해 이 우주선은 2001년에 취소되었다. 그럼에도 불구하고, 이는 상업 우주 회사가 우주선 개발에 상당한 자원을 직접 투자한 최초의 사례였다. 우주여행의 출현 또한 정부만이 우주에 사람을 보낼 것이라는 NASA의 가정을 뒤흔들었다. 최초의 우주 관광객은 미국의 투자 관리자이자 전 항공우주 엔지니어인 데니스 티토로, NASA의 반대에도 불구하고 러시아와 계약하여 국제우주정거장으로 4일간 비행했다.
NASA의 이러한 새로운 상업적 접근 방식을 지지하는 사람들은 전 우주비행사 버즈 올드린을 포함했는데, 그는 이것이 NASA를 연구 개발 기관으로서의 본연의 역할로 되돌리고, 상업 기업들이 실제로 우주 시스템을 운영하게 할 것이라고 말했다. 기업이 궤도 운영을 맡게 되면 NASA는 심우주 탐사, 인간을 달로 돌려보내고 화성으로 가는 데 모든 노력을 집중할 수 있게 될 것이다. 이러한 접근 방식을 수용하여 NASA의 상업 승무원 수송 계획은 국제우주정거장으로의 화물 수송을 계약하는 것으로 시작되었고, 스페이스X 크루-1으로 첫 운영 계약 임무를 수행했다. 이는 우주왕복선 은퇴 이후 NASA가 미국 우주선에 자국 우주비행사를 태워 미국에서 발사할 수 있었던 최초의 사례였으며, 러시아에 대한 10년간의 의존을 끝냈다.
2019년, NASA는 아르테미스 계획을 발표하며 달로 돌아가 영구적인 인간의 존재를 확립할 의사를 밝혔다. 이는 파트너 국가들과의 아르테미스 협정과 함께 달에서의 행동 규칙 및 우주 상업화 규범을 확립하는 것이었다.
2023년, NASA는 달-화성 프로그램 사무실을 설립했다. 이 사무실은 달과 화성 탐사 및 과학과 관련된 다양한 프로젝트, 임무 구조 및 관련 일정을 감독하기 위해 설계되었다.
진행 중인 프로그램.
유인 우주 비행.
국제우주정거장 (1993년~현재).
국제우주정거장(ISS)은 NASA의 프리덤 우주정거장 프로젝트를 러시아의 미르 2호 정거장, 유럽의 콜럼버스 정거장, 일본의 키보 실험 모듈과 결합한 것이다. NASA는 원래 1980년대에 프리덤만을 개발할 계획이었지만, 미국 예산 제약으로 인해 이 프로젝트들이 1993년에 단일 다국적 프로그램으로 합병되었으며, NASA, 로스코스모스, 일본 우주항공연구개발기구(JAXA), 유럽 우주국(ESA), 캐나다 우주국(CSA)이 관리한다. 정거장은 가압 모듈, 외부 통합 트러스 구조, 태양 전지판 및 기타 부품으로 구성되어 있으며, 전 세계 여러 공장에서 제조되어 러시아의 프로톤 및 소유스 로켓, 그리고 미국 우주왕복선으로 발사되었다. 궤도 조립은 1998년에 시작되었고, 미국 궤도 부분은 2009년에, 러시아 궤도 부분은 2010년에 완료되었다. 우주정거장의 소유권과 사용은 정부 간 조약 및 협정에 의해 확립되어 있으며, 정거장을 두 영역으로 나누어 러시아가 러시아 궤도 부분에 대한 완전한 소유권을 유지하도록 한다 (자랴 제외). 미국 궤도 부분은 다른 국제 파트너들 사이에 할당되었다.
ISS의 장기 임무는 ISS 원정으로 지칭된다. 원정 승무원들은 일반적으로 ISS에서 약 6개월을 보낸다. 초기 원정 승무원 수는 3명이었으나, 컬럼비아호 사고 이후 일시적으로 2명으로 줄었다. 2009년 5월부터 우주왕복선이 은퇴할 때까지 원정 승무원 수는 6명이었다. 2024년 현재, 상업 프로그램의 승무원 캡슐은 최대 7명의 승무원을 태울 수 있지만, 이를 사용하는 원정대는 일반적으로 4명의 승무원으로 구성된다. ISS는 미르가 보유했던 이전 기록을 넘어 2000년 11월 2일 이후 지속적으로 유인 상태를 유지하고 있으며, 15개국의 우주비행사들이 방문했다.
정거장은 지구에서 맨눈으로 볼 수 있으며, 현재 이전의 어떤 우주정거장보다 질량과 부피가 큰 지구 궤도에서 가장 큰 인공위성이다. 러시아의 소유스와 미국의 드래곤 및 스타라이너 우주선은 우주비행사들을 ISS로 보내고 다시 데려오는 데 사용된다. 여러 무인 화물 우주선이 ISS에 서비스를 제공한다. 이들은 2000년부터 사용된 러시아의 프로그레스 우주선, 2008년부터 사용된 유럽의 자동화 보급선(ATV), 2009년부터 사용된 일본의 우주 스테이션 보급기(HTV), 2012년부터 사용된 (무인) 드래곤, 그리고 2013년부터 사용된 미국의 시그너스 우주선이다. 우주왕복선 또한 퇴역 전까지 화물 이송에 사용되었으며, 종종 원정 승무원을 교체했지만, 체류 기간 동안 도킹 상태를 유지할 수는 없었다. 2011년 우주왕복선 퇴역과 2020년 유인 드래곤 비행 시작 사이에는 미국 우주비행사들이 ISS로의 승무원 수송을 전적으로 소유스에 의존했다. ISS를 점유한 최대 인원수는 13명으로, 이는 셔틀 ISS 조립 임무 후반에 세 차례 발생했다.
ISS 프로그램은 2030년까지 계속될 것으로 예상되며, 이후 우주정거장은 통제된 궤도 이탈 방식으로 퇴역 및 파괴될 예정이다.
상업용 보급 서비스 (2008년~현재).
커머셜 리서플라이 서비스(CRS)는 민간 기업이 상업적인 기반으로 국제우주정거장에 화물과 보급품을 전달하기 위한 계약 솔루션이다. NASA는 2008년에 첫 CRS 계약을 체결하여 12회의 화물 드래곤 비행에 스페이스X에 16억 달러, 오비탈 사이언스에 8회의 시그너스 비행에 19억 달러를 지급하여 2016년까지의 배송을 담당했다. 두 회사 모두 우주선을 발사하기 위해 발사체 제품을 개발하거나 만들었다 (스페이스X는 팰컨 9를, 오비탈은 안타레스를 사용했다).
스페이스X는 2012년에 첫 운영 보급 임무(스페이스X CRS-1)를 수행했다. 오비탈 사이언스는 2014년에 뒤를 이었다(시그너스 CRS Orb-1). 2015년, NASA는 CRS-1을 스페이스X의 20회 비행과 오비탈 ATK의 12회 비행으로 확장했다.
두 번째 단계의 계약(CRS-2로 알려짐)은 2014년에 요청되었고, 2016년 1월에 오비탈 ATK 시그너스, 시에라 네바다 코퍼레이션 드림 체이서, 스페이스X 드래곤 2에 계약이 수여되었으며, 2019년에 시작하여 2024년까지 지속될 것으로 예상되는 화물 수송 비행을 위한 것이었다. 2022년 3월, NASA는 스페이스X와 노스롭그루먼(구 오비탈)에 각각 6번의 CRS-2 임무를 추가로 부여했다.
노스롭그루먼은 2022년 2월에 시그너스 NG-17을 ISS에 성공적으로 전달했다. 2022년 7월, 스페이스X는 25번째 CRS 비행(스페이스X CRS-25)을 발사하여 ISS에 화물을 성공적으로 전달했다. 드림 체이서 우주선은 현재 2024년 상반기에 데모-1 발사가 예정되어 있다.
상업 승무원 수송 계획 (2011년~현재).
상업 승무원 수송 계획(CCP)은 NASA와 계약하여 국제우주정거장(ISS)으로 향하는 상업적으로 운영되는 승무원 수송 서비스를 제공하며, 국제우주정거장 프로그램의 원정대 간 승무원 교체를 수행한다. 미국 우주 제조업체 스페이스X는 2020년부터 크루 드래곤 우주선을 사용하여 서비스를 시작했으며, 보잉의 스타라이너 우주선은 2024년에 서비스를 제공했다. 6번의 임무를 계약했지만, 첫 임무가 거의 재앙으로 끝나고 두 명의 우주비행사가 6개월 동안 ISS에 좌초되면서 NASA는 보잉과의 계약을 동결했다. NASA는 보잉으로부터 6번, 스페이스X로부터 14번의 운영 임무를 계약하여 2030년까지 ISS에 충분한 지원을 보장하고 있다.
우주선은 공급업체가 소유하고 운영하며, 승무원 수송은 NASA에 상업 서비스로 제공된다. 각 임무는 최대 4명의 우주비행사를 ISS로 보내며, 5번째 승객에 대한 옵션도 제공된다. 운영 비행은 약 6개월마다 한 번씩 이루어지며, 임무는 약 6개월간 지속된다. 우주선은 임무 동안 ISS에 도킹된 상태를 유지하며, 임무는 보통 며칠 동안 겹친다. 2011년 우주왕복선의 퇴역과 2020년 첫 CCP 운영 임무 사이에 NASA는 우주비행사들을 ISS로 수송하기 위해 소유스 프로그램에 의존했다.
크루 드래곤 우주선은 팰컨 9 블록 5 발사체에 실려 우주로 발사되며, 캡슐은 플로리다 근처 해양에 스플래시다운을 통해 지구로 귀환한다. 프로그램의 첫 운영 임무인 스페이스X 크루-1은 2020년 11월 16일에 발사되었다. 보잉 CST-100 스타라이너 운영 비행은 이제 보잉 스타라이너-1과 함께 시작될 예정이며, 이는 아틀라스 V N22 발사체에 실려 발사될 것이다. 스플래시다운 대신, 스타라이너 캡슐은 서부 미국에 지정된 4개의 장소 중 한 곳에서 에어백을 사용하여 육상으로 귀환한다.
아르테미스 (2017년~현재).
2017년부터 NASA의 유인 우주 비행 프로그램은 아르테미스 계획이었는데, 이는 미국의 민간 우주 비행 회사와 ESA, JAXA, CSA와 같은 국제 파트너들의 도움을 받는다. 이 프로그램의 목표는 2025년까지 달의 남극 지역에 "최초의 여성과 다음 남성"을 착륙시키는 것이다. 아르테미스는 달에 지속 가능한 인간의 존재를 확립하고, 기업들이 달 경제를 구축할 기반을 마련하며, 궁극적으로 인간을 화성으로 보내는 장기 목표를 향한 첫 걸음이 될 것이다.
오리온 승무원 탐사선은 취소된 컨스텔레이션 프로그램에서 아르테미스를 위해 승계되었다. 아르테미스 1호는 우주 발사 시스템(SLS)의 무인 초기 발사였으며, 오리온 우주선을 원거리 역행 궤도로 보낼 것이다.
유인 달 임무로 복귀하는 첫 잠정적 단계는 아르테미스 2호가 될 것이며, 여기에는 오리온 승무원 모듈이 포함되고 SLS에 의해 추진되며 2026년 4월 이전에 발사될 것으로 예상된다. 이 임무는 4명의 승무원을 달 스윙바이로 잠시 보낼 계획인 10일 임무가 될 것이다. 아르테미스 3호는 아폴로 17호 이후 최초의 유인 달 착륙을 목표로 하며, 2027년 중반 이전에 예정되어 있다.
아르테미스 임무를 지원하기 위해 NASA는 상업 달 페이로드 서비스 프로그램으로 민간 기업이 달 표면에 로봇 탐사선을 착륙시키는 데 자금을 지원하고 있다. 2022년 3월 현재 NASA는 인튜이티브 머신스, 파이어플라이 에어로스페이스, 아스트로보틱과 같은 기업에 로봇 달 탐사선 계약을 체결했다.
2021년 4월 16일, NASA는 인간 착륙 시스템으로 스페이스X 루나 스타십을 선정했다고 발표했다. 이 기관의 우주 발사 시스템 로켓은 4명의 우주비행사를 오리온 우주선에 태워 달 궤도로 다일간의 여정을 시작할 것이며, 그곳에서 스페이스X의 스타십으로 갈아타 달 표면으로 향하는 마지막 여정을 시작할 것이다.
2021년 11월, 2024년까지 달에 우주비행사를 착륙시키려는 목표가 여러 요인으로 인해 2027년 이전으로는 미뤄졌다고 발표되었다. 아르테미스 1호는 2022년 11월 16일에 발사되어 2022년 12월 11일에 안전하게 지구로 귀환했다. 2025년 4월 현재, NASA는 2026년 4월에 아르테미스 2호를 발사할 계획이다. 그리고 2027년에 아르테미스 3호를 발사할 계획이다. 추가적인 아르테미스 임무인 아르테미스 4호, 아르테미스 5호, 아르테미스 6호는 2028년과 2031년 사이에 발사될 예정이다.
NASA의 다음 주요 우주 이니셔티브는 달 궤도에 있는 작은 우주정거장인 루나 게이트웨이 건설이다. 이 우주정거장은 주로 비연속적인 인간 거주를 위해 설계될 것이다. 게이트웨이 건설은 2027년에 첫 두 모듈인 전력 및 추진 요소(PPE)와 주거 및 물류 전초기지(HALO) 발사로 시작될 예정이다. 게이트웨이 운영은 2028년에 4명의 승무원을 게이트웨이로 전달할 계획인 아르테미스 4호 임무와 함께 시작될 것이다.
2017년, NASA는 의회의 2017년 NASA 전환 승인법에 의해 2030년대까지 인간을 화성 궤도(또는 화성 표면)로 보내도록 지시받았다.
상업 지구 저궤도 개발 (2021년~현재).
상업 지구 저궤도 목적지 프로그램은 NASA가 현재 10년이 끝날 때까지 "국제우주정거장"을 대체할 상업용 우주정거장 개발을 지원하기 위한 이니셔티브이다. 선정된 세 회사는 블루 오리진 (외)의 오비탈 리프 정거장 개념, 나노랙스 (외)의 스타랩 우주정거장 개념, 그리고 노스롭그루먼의 게이트웨이 정거장을 위한 HALO 모듈 기반 정거장 개념이다.
로봇 탐사.
NASA는 역사 전반에 걸쳐 많은 무인 및 로봇 우주 비행 프로그램을 수행해왔다. 지구와 태양계를 탐사하기 위해 1,000개 이상의 무인 임무가 설계되었다.
임무 선정 과정.
NASA는 로봇 임무를 계획, 선정, 개발 및 운영하기 위한 임무 개발 프레임워크를 실행한다. 이 프레임워크는 NASA, 더 넓은 미국 정부 연구 개발 이해 관계자, 그리고 산업계의 주 연구자들과 그들의 팀에 의해 개발된 임무 후보들을 대상으로 한 경쟁적인 임무 선정을 가능하게 하기 위해 비용, 일정 및 기술적 위험 매개변수를 정의한다. 임무 개발 구조는 네 가지 상위 프로그램으로 정의된다.
익스플로러 프로그램.
익스플로러 프로그램은 미국 우주 프로그램의 초기부터 그 기원을 찾는다. 현재 형태에서 이 프로그램은 소형 익스플로러 (SMEX), 중형 익스플로러 (MIDEX), 그리고 대학급 익스플로러 (UNEX) 임무의 세 가지 시스템 클래스로 구성된다. NASA 익스플로러 프로그램 사무실은 태양물리학 및 천체물리학 분야에서 적당한 비용의 혁신적인 솔루션을 위한 빈번한 비행 기회를 제공한다. 소형 익스플로러 임무는 NASA 비용을 1억 5천만 달러(2022년 달러) 미만으로 제한해야 한다. 중형 익스플로러 임무는 일반적으로 3억 5천만 달러의 NASA 비용 상한을 포함했다. 익스플로러 프로그램 사무실은 NASA 고더드 우주 비행 센터에 기반을 두고 있다.
디스커버리 프로그램.
NASA 디스커버리 프로그램은 행성 과학 분야에서 로봇 우주선 솔루션을 개발하고 제공한다. 디스커버리는 과학자와 엔지니어가 정의된 목표 세트에 대해 솔루션을 제공하기 위한 팀을 구성하고 다른 후보 프로그램과 경쟁적으로 입찰할 수 있도록 한다. 비용 상한은 다양하지만, 최근 임무 선정 과정은 NASA의 5억 달러 비용 상한을 사용하여 수행되었다. 행성 임무 프로그램 사무실은 NASA 마셜 우주비행센터에 기반을 두고 있으며 디스커버리 및 뉴 프런티어 임무를 모두 관리한다. 이 사무실은 과학 임무국의 일부이다.
빌 넬슨 NASA 국장은 2021년 6월 2일에 DAVINCI+와 VERITAS 임무가 2020년대 후반에 금성으로 발사될 임무로 선정되었다고 발표했는데, 이 임무들은 2020년 초에 디스커버리 프로그램 최종 후보로 선정된 목성의 화산 위성 이오와 해왕성의 큰 위성 트리톤으로의 임무 제안과 경쟁에서 승리했다. 각 임무는 5억 달러의 예상 비용이 들며, 2028년에서 2030년 사이에 발사될 예정이다. 발사 계약은 각 임무 개발 후반에 수여될 것이다.
뉴 프런티어 계획.
뉴 프런티어 계획은 행성 과학 커뮤니티에서 최우선 순위로 식별된 특정 태양계 탐사 목표에 중점을 둔다. 주요 목표는 높은 과학적 성과를 내는 조사를 수행하기 위해 중형 우주선 임무를 사용하는 태양계 탐사이다. 뉴 프런티어는 디스커버리 프로그램이 사용하는 개발 접근 방식을 기반으로 하지만, 디스커버리보다 높은 비용 상한과 일정 기간을 제공한다. 비용 상한은 기회에 따라 다르다. 최근 임무는 10억 달러의 정의된 상한을 기반으로 수여되었다. 더 높은 비용 상한과 예상되는 더 긴 임무 기간은 프로그램에 대한 새로운 기회의 빈도를 낮추는 결과를 초래한다. 일반적으로 몇 년에 한 번씩 발생한다. 오시리스-렉스와 뉴 허라이즌스는 뉴 프런티어 임무의 예이다.
NASA는 5차 뉴 프런티어 임무를 제안할 다음 기회가 2024년 가을 이전에 발생할 것이라고 결정했다. NASA의 뉴 프런티어 프로그램 임무는 행성 과학 커뮤니티에서 최우선 순위로 식별된 특정 태양계 탐사 목표를 다룬다. 높은 과학적 성과를 내는 조사를 수행하는 중형 우주선 임무로 태양계를 탐사하는 것이 태양계를 더 잘 이해하기 위한 NASA의 전략이다.
대규모 전략 임무.
대규모 전략 임무(이전에는 플래그십 임무라고 불림)는 일반적으로 여러 NASA 센터에 걸쳐 있는 대규모 팀에 의해 개발되고 관리되는 전략적 임무이다. 개별 임무는 더 큰 노력의 일부(디스커버리, 뉴 프런티어 등 참조)가 아니라 프로그램 자체가 된다. 제임스 웹 우주망원경은 20년 이상에 걸쳐 개발된 전략적 임무이다. 전략적 임무는 프로그램 목표와 우선순위가 설정됨에 따라 임시적으로 개발된다. 보이저와 같은 임무가 오늘날 개발되었다면 전략적 임무였을 것이다. 그레이트 옵저버터리 중 세 개는 전략적 임무였다(찬드라 엑스선 천문대, 콤프턴 감마선 천문대, 그리고 허블 우주망원경). 유로파 클리퍼는 NASA가 개발 중인 다음 대규모 전략 임무이다.
행성 과학 임무.
NASA는 수십 년 동안 그래왔듯이 태양계 탐사에서 중요한 역할을 계속하고 있다. 진행 중인 임무는 태양계 내 5개 이상의 외계 천체—달(달 정찰 인공위성), 화성(퍼서비어런스 로버), 목성(주노), 소행성 베누(오시리스-렉스), 카이퍼 벨트 천체(뉴 허라이즌스)—에 대한 현재 과학적 목표를 가지고 있다. 주노 확장 임무는 2021년 가니메데와 2022년 유로파 비행 이후 2023년과 2024년에 목성의 위성 이오를 여러 번 스쳐 지나갈 것이다. 보이저 1호와 보이저 2호는 성간 공간으로 계속 나아가면서 지구로 과학 데이터를 계속 전송하고 있다.
2011년 11월 26일, NASA의 화성 과학 실험실 임무가 화성으로 성공적으로 발사되었다. 큐리오시티 로버는 2012년 8월 6일에 화성에 성공적으로 착륙했으며, 이후 화성에서 과거 또는 현재 생명체의 증거를 찾기 시작했다.
2014년 9월, NASA의 MAVEN 우주선은 화성 스카우트 프로그램의 일부로 화성 궤도에 성공적으로 진입했으며, 2022년 10월 현재 화성의 대기 연구를 계속하고 있다. NASA의 진행 중인 화성 조사에는 퍼서비어런스 로버에 의한 화성 심층 조사가 포함된다.
NASA의 유로파 클리퍼는 2024년 10월에 발사되었으며, 목성 궤도를 돌면서 일련의 스윙바이를 통해 갈릴레이 위성 유로파를 연구할 것이다. 드래건플라이는 모바일 로봇 로터크래프트를 토성의 가장 큰 위성인 타이탄으로 보낼 것이다. 2021년 5월 현재, 드래건플라이는 2027년 6월 발사로 예정되어 있다.
천체물리학 임무.
NASA 과학 임무국 천체물리학 부서는 NASA의 천체물리학 과학 포트폴리오를 관리한다. NASA는 다양한 형태의 우주 망원경 개발, 전달 및 운영에 상당한 자원을 투자해왔다. 이 망원경들은 전자기 스펙트럼의 넓은 범위에 걸쳐 우주를 연구할 수 있는 수단을 제공했다.
1980년대와 1990년대에 발사된 그레이트 옵저버터리들은 지구 전역의 물리학자들이 연구할 풍부한 관측 자료를 제공했다. 그중 첫 번째인 허블 우주망원경은 1990년에 궤도에 진입했으며, 우주왕복선이 수행한 이전 서비스 임무 덕분에 계속해서 작동하고 있다. 나머지 활성 그레이트 옵저버터리에는 1999년 7월 STS-93에 의해 발사되어 현재 64시간 타원 궤도에서 지상 천문대에서 쉽게 볼 수 없는 X선원을 연구하고 있는 찬드라 엑스선 천문대(CXO)가 포함된다.
이미징 X선 편광 탐사선(IXPE)은 중성자별 및 펄서풍 성운과 같은 천체뿐만 아니라 항성 및 초거대 블랙홀의 X선 생성에 대한 이해를 향상시키기 위해 설계된 우주 천문대이다. IXPE는 2021년 12월에 발사되었으며, NASA와 이탈리아 우주국(ASI) 간의 국제 협력 프로젝트이다. 이 프로젝트는 태양물리학 및 천체물리학을 연구하기 위한 저비용 우주선을 설계하는 NASA 소형 익스플로러 프로그램(SMEX)의 일부이다.
닐 게렐스 스위프트 천문대는 2004년 11월에 발사되었으며, 감마선 폭발 천문대로서 폭발 발생 위치에서 X선 및 자외선/가시광선으로 잔광을 모니터링한다. 이 임무는 고더드 우주 비행 센터(GSFC)와 미국, 영국, 이탈리아의 국제 컨소시엄 간의 공동 파트너십으로 개발되었다. 펜실베이니아 주립 대학교는 NASA의 중형 익스플로러 프로그램(MIDEX)의 일부로 이 임무를 운영한다.
페르미 감마선 우주망원경(FGST)은 또 다른 감마선 중심의 우주 천문대로, 2008년 6월에 지구 저궤도로 발사되었으며, 감마선 천문학 관측을 수행하는 데 사용되고 있다. NASA 외에도 이 임무에는 미국 에너지부와 프랑스, 독일, 이탈리아, 일본, 스웨덴 정부 기관이 참여하고 있다.
제임스 웹 우주망원경(JWST)은 2021년 12월 아리안 5 로켓에 실려 발사되었으며, 태양-지구 지점을 도는 헤일로 궤도에서 작동한다. JWST의 높은 적외선 스펙트럼 감도와 이미징 해상도는 허블을 포함한 이전 망원경보다 더 멀고 희미하거나 오래된 천체를 볼 수 있도록 할 것이다.
지구 과학 프로그램 임무 (1965년~현재).
NASA 지구 과학은 지구 시스템과 자연 및 인간에 의한 변화에 대한 반응을 더 잘 이해하기 위해 다양한 지상 및 우주 기반 수집 시스템을 포함하는 대규모 포괄 프로그램이다. 날씨, 기후 및 기타 자연 환경 변화에 대한 예측을 개선하기 위해 수십 년에 걸쳐 수많은 시스템이 개발되고 배치되었다. 현재 운영 중인 여러 우주선 프로그램에는 아쿠아, 아우라, 탄소 관측 위성 2호(OCO-2), GRACE 및 GRACE-FO#GRACE 후속 임무|중력 복원 및 기후 실험 후속 임무 (GRACE FO), 그리고 얼음, 구름 및 지표 고도 위성 2호 (ICESat-2)가 있다.
이미 궤도에 있는 시스템 외에도 NASA는 기후 변화, 자연 재해, 산불, 실시간 농업 프로세스를 연구, 평가하고 대응을 생성하기 위한 새로운 지구 관측 시스템을 설계하고 있다. GOES-T 위성(GOES-18로 발사 후 지정됨)은 2022년 3월에 미국 정지 기상 관측 위성 함대에 합류했다.
NASA는 또한 NASA의 지구 과학 데이터의 수집부터 처리 및 배포까지 전 생애 주기를 감독하기 위해 지구 과학 데이터 시스템(ESDS) 프로그램을 유지한다. ESDS의 주요 목표는 연구 및 응용 과학자, 의사 결정자, 그리고 사회 전반을 위해 NASA 임무 및 실험에서 얻는 과학적 이득을 극대화하는 것이다.
지구 과학 프로그램은 NASA 과학 임무국의 지구 과학 부서에서 관리한다.
우주 작전 아키텍처.
NASA는 과학 및 탐사 임무를 지원하기 위해 다양한 지상 및 우주 기반 인프라에 투자한다. 이 기관은 준궤도 및 궤도 우주 발사 능력에 대한 접근성을 유지하고 진화하는 우주선 및 원격 시스템 함대를 지원하기 위해 지상국 솔루션을 유지한다.
심우주 통신망 (1963년~현재).
NASA 심우주 통신망(DSN)은 NASA의 행성 간 우주선 및 일부 지구 궤도 임무를 위한 주요 지상국 솔루션 역할을 한다. 이 시스템은 캘리포니아 바스토우 근처, 스페인 마드리드 근처, 호주 캔버라 근처에 지상국 단지를 운영한다. 지구를 약 120도 간격으로 배치된 이 지상국들은 지구가 매일 자전하더라도 태양계 전역의 우주선과 통신할 수 있는 기능을 제공한다. 이 시스템은 캘리포니아 패서디나의 JPL에 있는 24시간 운영 센터에서 제어되며, 최대 40개의 우주선과 주기적인 통신 연결을 관리한다. 이 시스템은 제트추진연구소에서 관리한다.
근지구 통신망 (1983년~현재).
근지구 통신망(NSN)은 지구 저궤도(LEO), 정지 궤도(GEO), 고타원 궤도(HEO) 및 달 궤도에 있는 위성을 가진 광범위한 고객에게 원격 측정, 명령, 지상 기반 추적, 데이터 및 통신 서비스를 제공한다. NSN은 근지구 통신망 및 정지 궤도에서 작동하는 추적 및 데이터 중계 위성 시스템(TDRS)의 지상국 및 안테나 자산을 통합하여 발사체 및 지구 저궤도 NASA 임무에 대해 지속적인 실시간 커버리지를 제공한다.
NSN은 미국 정부와 콩스베르그 위성 서비스(KSAT), 스웨덴 우주 공사(SSC), 남아프리카 국립 우주국(SANSA)을 포함한 계약업체들이 운영하는 전 세계 19개 지상국으로 구성되어 있다. 지상 네트워크는 매일 평균 120~150회의 우주선 접촉을 가지며, TDRS는 필요에 따라 거의 지속적으로 시스템과 교류한다. 이 시스템은 고더드 우주 비행 센터에서 관리 및 운영한다.
관측 로켓 프로그램 (1959년~현재).
NASA 관측 로켓 프로그램(NSRP)은 월롭스 비행 시설에 위치하며, 준궤도 임무를 실행하기 위한 발사 능력, 페이로드 개발 및 통합, 현장 운영 지원을 제공한다. 이 프로그램은 1959년부터 운영되었으며, 미국 정부와 계약업체 팀이 결합하여 고더드 우주 비행 센터에서 관리한다. NSRP 팀은 월롭스 및 전 세계의 다른 발사장에서 연간 약 20회의 임무를 수행하여 과학자들이 "사건이 발생하는 곳에서" 데이터를 수집할 수 있도록 한다. 이 프로그램은 지구 과학, 태양물리학 및 천체물리학 프로그램에 대한 중요한 과학 데이터를 수집함으로써 과학 임무국의 전략적 비전을 지원한다.
2022년 6월, NASA는 미국 외 상업용 우주항에서 첫 로켓 발사를 수행했다. 호주 아넘 우주 센터에서 블랙 브랜트 IX를 발사했다.
발사 서비스 프로그램 (1990년~현재).
NASA 발사 서비스 프로그램(LSP)은 NASA 무인 임무를 위한 발사 서비스 조달 및 프로그램 목표 달성을 위한 발사 통합 및 발사 준비 활동 감독을 담당하며, 품질 및 임무 보증을 추가로 제공한다. 1990년부터 NASA는 과학 및 응용 임무를 위해 가능한 한 상업 공급업체로부터 소모성 발사체 발사 서비스를 직접 구매해왔다. 소모성 발사체는 모든 유형의 궤도 경사각 및 고도를 수용할 수 있으며, 지구 궤도 및 행성 간 임무 발사에 이상적인 발사체이다. LSP는 케네디 우주 센터에서 운영되며 NASA 우주 작전 임무국(SOMD) 소속이다.
항공 연구.
항공 연구 임무국(ARMD)은 NASA 내 5개 국 중 하나이며, 나머지 4개는 탐사 시스템 개발 임무국, 우주 작전 임무국, 과학 임무국, 우주 기술 임무국이다. ARMD는 NASA의 항공 연구를 담당하며, 이는 상업 항공, 군사 항공, 일반 항공 부문에 이점을 제공한다. ARMD는 캘리포니아의 에임스 연구 센터와 암스트롱 비행 연구 센터, 오하이오의 글렌 연구 센터, 버지니아의 랭글리 연구 센터 등 4개 NASA 시설에서 항공 연구를 수행한다.
NASA X-57 맥스웰 항공기 (2016년~현재).
NASA X-57 맥스웰은 고효율 완전 전기 항공기를 구현하는 데 필요한 기술을 시연하기 위해 NASA가 개발 중인 실험용 항공기이다. 이 프로그램의 주요 목표는 감항성 인증을 획득할 수 있는 완전 전기 기술 솔루션을 개발하고 제공하는 것이다. 이 프로그램은 시스템의 능력과 운용성을 점진적으로 향상시키기 위해 여러 단계, 즉 수정으로 시스템을 개발하는 과정을 포함한다. 항공기의 초기 구성은 이제 첫 비행에 앞서 지상 테스트를 완료했다. 2022년 중반, X-57은 연말 이전에 비행할 예정이었다. 개발 팀에는 NASA 암스트롱, 글렌, 랭글리 센터의 직원들과 미국 및 이탈리아의 여러 산업 파트너들이 포함된다.
차세대 항공 운송 시스템 (2007년~현재).
NASA는 연방항공국 및 산업 이해 관계자들과 협력하여 미국 국가 항공 공간 시스템(NAS)을 현대화하고 있다. 2007년에 시작된 이 노력은 2025년까지 주요 현대화 구성 요소를 제공하는 것을 목표로 한다. 현대화 노력은 NAS의 안전성, 효율성, 용량, 접근성, 유연성, 예측 가능성 및 복원력을 높이는 동시에 항공이 환경에 미치는 영향을 줄이는 것을 목표로 한다. NASA 에임스 항공 시스템 부서는 NASA/FAA 노스 텍사스 연구소를 공동 운영한다. 이 연구소는 개념 개발부터 프로토타입 시스템 현장 평가까지 NextGen 연구의 모든 단계를 지원한다. 이 시설은 이미 FAA로의 기술 이전을 통해 고급 NextGen 개념 및 기술을 실제 사용으로 전환했다. NASA의 기여에는 항공 교통 관제사, 조종사 및 기타 항공 공간 사용자에게 국가의 교통 흐름, 날씨 및 경로 지정에 대한 더 정확한 실시간 정보를 제공하는 고급 자동화 개념 및 도구 개발도 포함된다. 에임스의 고급 항공 공간 모델링 및 시뮬레이션 도구는 미국 전역의 항공 교통 흐름을 모델링하고 항공 공간 설계, 교통 흐름 관리 및 최적화의 새로운 개념을 평가하는 데 광범위하게 사용되었다.
기술 연구.
우주 핵동력 및 추진 (진행 중).
NASA는 우주선에 동력을 공급하는 데 사용되는 다목적 방사성 동위원소 열전 발전기(MMRTG)와 같은 기술을 활용해왔다. 2000년대 이후 필요한 플루토늄-238의 부족으로 심우주 임무가 축소되었다. 이 재료 부족으로 개발되지 못한 우주선의 예로는 뉴 허라이즌스 2호가 있었다.
2021년 7월, NASA는 핵열 로켓 원자로 개발을 위한 계약을 체결했다고 발표했다. 세 개의 계약업체가 12개월 동안 개별 설계를 개발하여 나중에 NASA와 미국 에너지부의 평가를 받을 것이다. NASA의 우주 핵 기술 포트폴리오는 우주 기술 임무국이 주도하고 자금을 지원한다.