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美国国家航空航天局（NASA）是世界最著名的航空航天机构，自1958年成立以来，NASA始终站在地球科学和太空探索研究的最前沿。
1958年，美国成功发射了第一颗人造卫星“探险者1号”（Explorer），拉响了NASA大举进军太空的号角，一系列里程碑式的太空项目将各种无人飞行器和载人航天飞船带入人们的视野：“星座”计划（Constellation），迈出了载人航天器的第一步；“双子座”计划（Gemini），尝试人类长时间太空飞行，宇航员首次出舱进行太空行走，为将来的登月计划奠定基础；“水星”计划（Mercury），1962年，约翰格伦驾驶着“友谊7号”飞船，成为第一位环绕地球的美国人；“阿波罗”计划（Apollo），迄今人类航天史上最壮丽的一页，1969年，阿波罗11号载着美国人阿姆斯特朗和艾德林，第一次站在月球表面，此后，阿波罗系列的飞船载着十二位宇航员，一共六次降落在月球表面；“伽利略”计划（Galileo），人类开始研究太阳系最大的行星——木星，并且首次近距离观测小行星；“航海”计划（Viking），开启了人类的火星探险之旅。
这些伟大的太空计划现已基本完成，太空计划搭建的平台和积累的经验让NASA加快了步伐，进入太空探索的快车道。目前正在进行的大型太空计划包括：哈勃望远镜（Hubble Space Telescope），二十一年来，这个巨大的“太空之眼”给空间科学的研究带来了一个又一个的惊喜；“先锋”计划（Pioneer），开始了人类穿越并飞出太阳系的梦想；“旅行者”计划（Voyager），飞向太阳照耀不到的未知世界，载着人类的文明，探求潜在的地外生物；“新地平线”计划（New Horizons），探访太阳系最边缘的冥王星及其卫星；一系列与火星探索相关的计划，火星探测漫游者（Mars Exploration Rovers），火星科学实验室（Mars Science Lab）等项目将对火星进行深入的探索，并对火星的宜居情况作出评价；以及多国参与的国际空间站计划（International Space Station），世界主要的航天机构于1998年开始共同建设世界上最大的人造卫星系统。
总部位于首都华盛顿的NASA在全美国拥有众多机构，其中最让人熟知的是以科研为主的艾姆斯研究中心（Ames Research Center）和加州理工大学的喷气推进实验室（JPL），以发射控制和宇航员培训为主的休斯敦约翰逊航天中心（Johnson Space Center），以及位于佛罗里达州卡纳维拉尔角（Cape Canaveral）的大名鼎鼎的承担所有载人航天发射任务的肯尼迪航天中心（Kennedy Space Center）。
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