A NASA (angolul, hivatalosan: National Aeronautics and Space Administration, magyarul: Nemzeti Repülési és Űrhajózási Hivatal) az Amerikai Egyesült Államok kormányzati ügynöksége, az ország civil repüléstani, űrkutatási és űrrepülési szervezete. A hivatalt 1958-ban hozták létre Dwight D. Eisenhower elnöksége idején, az akkori NACA, mint a repülésügyi kutatások szervezete utódjaként, kiegészítve több, a hadseregtől elvont projekttel, annak forrásával és emberállományával együtt. Eredeti célja hármas volt: egyrészt az ország nem katonai űrkutatásának irányítása és a világűr és űreszközök békés felhasználásának ösztönzése, másrészt pedig ennek a tevékenységnek az összefogása és minél koncentráltabbá tétele a hatékonyság jegyében, harmadrészt pedig a Szovjetunió váratlan sikere – a Szputnyik–1 felbocsátása – nyomán az USA-t ért presztízsveszteség kiegyenlítése érdekében beindított űrverseny megnyerése. Bár a hivatal nevében is megjelenik az űrrepülések és a légköri repülések kettős feladata, ám ezek közül mindig is az űrkutatással kapcsolatos teendők voltak a hangsúlyosabbak (ezt fémjelzi, hogy napjainkban a NASA költségvetésének 96%-a kapcsolatos űrbeli feladatokkal és csak 4%-a a repülési kutatásokkal).
Az űrhivatal meglehetősen nagy, az egész országra kiterjedő szervezet. Felépítését tekintve egy központtal és különböző városokba széttelepített űrközpontokkal rendelkezve végzi a tevékenységét. A NASA központja a fővárosban, Washington D.C-ben található, ahol a NASA főigazgatója székel, valamint az irányítási funkciók részegységei, igazgatóságai. Magát a tevékenységet összesen 15 központban végzik el, amelyek vagy a fejlesztési, kutatási feladatoknak adnak otthont, vagy a felbocsátásoknak, esetleg a repülőgépes műveleteknek. Ezek közül ismertebb a floridai Kennedy Űrközpont, ahonnan a NASA űreszközei startolhatnak a megannyi indítóállásról, vagy a houstoni Lyndon B. Johnson Űrközpont, ahonnan a pályára állított űreszközöket irányítják, a kaliforniai Jet Propulsion Laboratory, ahol a NASA űrszondáinak java része készül, vagy a repülőgépes tesztek mekkája, az Armstrong Repülési Kutatási Központ, amely a sivatagi Edwards részekénél szolgálja a repülés ügyét. A NASA több mint alkalmazottat foglalkoztatva látja el a feladatát, masszív sokmilliárd dolláros költségvetéssel és mint ilyen, az amerikai adófizetők pénzéből látja el az ország űrkutatással kapcsolatos feladatait. Azonban míg ezt korábban teljesen az ország saját forrásaiból látta el, manapság már teszi ezt sok esetben nemzetközi együttműködésben, olyan partnerekkel, mint az európai ESA, vagy az orosz Roszkoszmosz, a japán Jaxa, vagy az indiai ISRO, vagy teszi ezt hazája időközben felnövekvő magán űrszektorának vállalataival, a SpaceX-szel, a Blue Originnel, vagy éppen a Boeinggel.
A NASA fő feladata űrrepülések lebonyolítása, annak kétféle módozatában: embervezette űrexpedíciókban és automata űreszközök, műholdak és űrszondák által. Az idők során különböző embervezette programok folytak. Így időrendben az első a Mercury-program volt, amelyben egy ember világűrbe juttatása volt a cél (lehetőleg a Szovjetuniót megelőzve, visszavágva a Szputnyik–1-ért). A program 1958-63 között zajlott le, összesen hat sikeres űrrepüléssel, amelyből az első kettő „csak” űrugrás volt, amelyek közül a Freedom 7 repülés juttatta fel Amerika első űrhajósát Alan Shepard személyében, majd később John Glenn, a Friendship 7-tel lett az első amerikai, aki a FAI szabályai szerint valódi űrrepülést teljesített, három Föld körüli fordulatot megtéve 1962. február 20-án. A program eredeti célja nem valósult meg, mivel a Vosztok–1-en Jurij Gagarin előbb jutott a világűrbe, mint bármelyik amerikai űrhajós. A következő embervezette űrprogram kettős program volt: a Holdraszállást célul kitűző Apollo-program és az annak technikai részleteit kikísérletező Gemini-program. Utóbbi repülései indultak előbb, összesen 10 űrrepülést végeztek a továbbfejlesztett, Geminire keresztelt kétszemélyes űrhajóval. Ezeken a repüléseken végrehajtották az USA első űrsétáját a Gemini–4-ről Ed White űrhajóssal, két űrhajó közötti űrrandevút a Gemini–6 és Gemini–7 között, majd a Gemini–8-cal a dokkolást is egy másik űreszközzel. Majd a többi repülésen pedig tovább tökéletesítették ezeket a technikákat, amellyel mellesleg teljesen meg sikerült fordítania a NASA-nak a szovjetekkel vívott űrversenyt. A Gemini repüléseket követhette az Apollo-program, amelyben nagyratörő fejlesztésekkel a NASA megalkotta azt a technikát, amellyel el lehetett érni a Holdat: egy óriásrakétát, a Saturn V-öt, amely elvitte a Holdhoz a szükséges tömeget és két űrhajót, az Apollo űrhajót – amely a Föld és Hold között szolgált szállítóeszközül – és a holdkompot – amely pedig nem kellett semmi másra alkalmas legyen, mint leszállni a holdfelszínre, majd az űrhajósok dolga végeztével felszállni onnan –. A sikeres fejlesztések végén a NASA előbb az Apollo–8-cal elérte a Holdat, le még nem szállva rá, majd ezt követően az Apollo–11-gyel végrehajtotta a holdraszállást is, amikor Neil Armstrong és Buzz Aldrin a Nyugalom Tengerén a holdfelszínre lépett 1969. július 21-én. A sikeres holdraszállást még öt másik leszállás kísérte, amely expedíciókon már az égitest tudományos kutatása került előtérbe. A holdprogram lezártával a NASA egy űrállomás Föld körüli pályára telepítésébe vágott. Tette ezt azért, mert az Apollo-programból megmaradt technológiákkal ez látszott a legolcsóbb és leghatékonyabb módszernek, másrészt azért, mert az űrbeli versenytárs Szovjetunió is ebbe az irányba fordult. Az új program a Skylab nevet kapta. A NASA a Saturn V rakéta harmadik fokozatából átalakított űrállomást megépítve, 1973. május 14-én állította pályára azt, ám a felbocsátás során az űreszköz komolyan megsérült. A sérülést az első látogató legénység sikerrel kijavította, majd sikeres berepülési programot végeztek rajta, amelyet követően még két további látogató legénység járt a Skylabnél, a harmadik 84 napos időtartam rekordot állított fel. Ezt követően aztán egy korszakot zárt le, amikor a két szuperhatalom a korábbi versengés helyett az egymással való együttműködés mezejére lépett és néhány évnyi előkészítés után megvalósították a Szojuz–Apollo-programot, amelyben egy amerikai Apollo űrhajó és annak amerikai legénysége kapcsolódott össze a szovjet Szojuz űrhajóval és annak szovjet űrhajós párosával, hogy aztán egymás űrhajóiba átszállva közös tevékenységet végezzenek 1975 júliusában.
A NASA ezt követően új korszakba lépett, a Space Shuttle korszakba. Felismerve, hogy a korábbi, egyszer használatos űrhajókkal a világűr elérése mérhetetlenül drága volt, egy lényegében költségcsökkentőnek indokolt programot, a többször felhasználható űrhajó korszakát indították el, amelynek eredménye az űrrepülőgép lett, melynek példányaival kereskedelmi hasznosítást és rentábilis, önfenntartó működést vártak, darabonként 100-as nagyságrendű repüléssel. A Space Shuttle működése végül egy harminc éves időszakot ölelt fel, amely életpálya önálló korszakokra bomlik, amelyek korszakhatárait a NASA két nagy katasztrófája, a Challenger űrsikló és hét fős személyzetének elvesztésével járó Challenger-katasztrófa, vagy az azt 17 évvel követő és a Columbia űrrepülőgép megsemmisülésével és a szintén hét áldozattal járó Columbia-katasztrófa jelölte ki. A Challenger STS–51–L jelű útja előtt a program felfutó ágban – az űrhajótípus sikeres berepülését követően megannyi tudományos expedíció indult többek között a Spacelab-bel, vagy műholdak pályára állítása, vagy visszahozatala a Földre történt meg – volt és a rentábilis működést üldözte vele a NASA, ám olyan szervezeti problémák kezdték terhelni a folyamatot, amely végül pont a célt lehetetlenítette el, ráadásul egy sajnálatos katasztrófához vezetett el. A hibák javítását követően egy húsz hónapos időszak után állt talpra ismét a hivatal, ismét elkezdve a repüléseket az űrsiklóval, belátva közben a maguk elé tűzött modell hibáit. A repülések megújításával következett a Space Shuttle program talán legtermékenyebb időszaka. Ekkor állítottak pályára olyan műholdakat, mint a Nagy obszervatóriumok program űrtávcsöveit, a Hubble-t és a Chandra-t, vagy a Magellan vénusszondát és ekkor történtek meg az olyan expedíciók is, mint a HST karbantartó repülései, amelyek a tudomány számára talán legértékesebb űreszköz élettartamát hosszabbították meg, némileg talán visszatérve az űrsiklók eredeti rendeltetéséhez. De ekkor történt meg az Oroszországgal való együttműködés kiszélesítése a Shuttle–Mir program repüléseivel és az orosz űrállomásra küldött NASA asztronautákkal. És az időszak legnagyobb szabású programja összekötötte a Space Shuttle-t és a NASA legújabb mega űrprogramját, a Nemzetközi Űrállomás építését, amikor az űrrepülőgépek igáslóként hordták az űrbe az űrállomás újabb és újabb alkatrészeit, vagy űrhajósai végeztek újabb és újabb űrsétákat az összeszerelésre. Ennek a korszaknak vetett véget a Columbia 2003-as lezuhanása, amely egyenesen azzal a végkövetkeztetéssel járt, hogy az űrhajótípust amilyen gyorsan lehet, ki kell vonni a szolgálatból. Ez az ISS építésének zárófázisában, 2011-ben jött el, amikor a NASA leállította az űrrepülőgép flottáját. Azóta előbb a Szojuz űrhajók használatáért fizetett, majd egy új filozófia mentén a Föld körüli pályára a magán űrszektor által fejlesztett űrhajókat – a SpaceX Dragon űrhajóit, illetve a Boeing Starlinerét – vesz igénybe, míg a föld körüli pályán túli feladatokhoz saját maga fejleszt űrhajót Orion néven.
A hivatal másik nagy űrrepülési feladata az automata űreszközök indítása. Ennek keretében kitűzték, hogy minden bolygóhoz menjen NASA űrhajó, amit sorban, lépésről-lépésre teljesítettek: a Mariner–2 a Vénusznál 1962-ben, a Mariner–4 a Marsnál 1964-ben, a Pioneer–10 a Jupiternél 1973-ban, a Mariner–10 a Merkúrnál 1974-ben, a Pioneer–11 a Szaturnusznál 1979-ben, a Voyager–2 az Uránusznál 1986-ban és a Neptunusznál 1989-ben, végül a New Horizons az időközben bolygóból törpebolygóvá lefokozott Plutonál 2015-ben járt. Emellett minden bolygóhoz – a három legkülső kivételével – számos másik szondát küldött a NASA, némelyik égitesthez, így pl. leginkább a Marshoz akár jónéhányat a szabályosan ismétlődő indítási ablakokban, így már nagyon részletes tudományos ismerettel bír a Merkúrról (elsősorban a MESSENGER révén), a Marsról (a Viking, a MER ikerszondák, vagy a Mars Global Surveyor révén), a Vénuszról (a Magellan révén), a Jupiterről a Voyager szondák és a Galileo révén), vagy a Szaturnuszról (szintén a Voyagerek, vagy a Cassini–Huygens révén). A távoli bolygókhoz küldött űrszondákkal a NASA-nak immár négy űreszköze tart kifelé a Naprendszerből. A Naprendszerbe küldött szondák mellett Föld körüli pályán is számos nagy jelentőségű NASA műhold kering, amelyek a Föld, mint bolygó megfigyelését, vagy éppen tudományos célokat szolgálnak. A legnevezetesebbek ezek közül például a Hubble űrtávcső, a Chandra űrtávcső és hasonló tudományos célú űreszközök.
És az űrhivatal közvélemény által kissé elfeledett feladata a repülőgépes repülés fejlesztése olyan technológiák után kutatva, amelyek segítik a repülőgépek hatékonyabb repülését. Ennek keretében kutatta a NASA az elérhető legnagyobb repülési magasság és sebesség problémáját (az X–15 kísérleti rakéta-repülőgéppel), a hangsebesség feletti repülés során kialakuló légörvények viselkedését és azok káros hatásainak kiküszöbölését, vagy a szubszonikus repülés során létrejövő légáramlás viselkedését (amelynek eredménye a légiközlekedési iparágnak dollármilliókat megtakarító wingletek alkalmazása), vagy a repülőgépek vezethetőségét, irányíthatóságát javító megoldások keresése (amelyek a fly-by-wire kormányzási rendszert hozták világra) és még egy sor újítás, amelyet a NASA-nak köszönhet a világ.
Létrehozásának előzményei NACA