Năm 1957, sự kiện Liên Xô phóng vệ tinh đầu tiên trên thế giới Sputnik 1 lên không gian khiến Mỹ chấn động, thôi thúc nước này phản ứng nhanh chóng. Quyết tâm giành vị trí dẫn đầu về thám hiểm không gian, Mỹ nhận thấy cần có một cơ quan chuyên trách để đưa đất nước tiến lên.

Năm 1958, Tổng thống Dwight D. Eisenhower ký Đạo luật Hàng không và Vũ trụ Quốc gia, chính thức thành lập NASA. Cơ quan mới này được giao nhiệm vụ thu hẹp khoảng cách giữa Mỹ và Liên Xô, khởi động "cuộc chạy đua vào vũ trụ".

Trong thập kỷ tiếp theo, NASA đã thực hiện hàng loạt chương trình đầy tham vọng như Mercury, Gemini và Apollo, mỗi chương trình đều được thiết kế để thách thức giới hạn của thám hiểm không gian.

Mercury tập trung vào thực hiện chuyến bay không gian có người lái, thành công đưa các phi hành gia Mỹ vào quỹ đạo. Gemini tiếp nối, cho phép phi hành gia thực hiện nhiều thao tác quan trọng, đi bộ ngoài không gian và tinh chỉnh công nghệ cần thiết cho các nhiệm vụ Mặt Trăng. Những nỗ lực này đạt tới đỉnh cao trong chương trình Apollo, biến giấc mơ chinh phục Mặt Trăng thành hiện thực.

Trong ảnh, các nhà khoa học NASA đang thử nghiệm mô hình tàu vũ trụ Mercury trong "đường hầm quay" vào năm 1959.

Tháng 1/1961, hơn ba tháng trước khi đưa phi hành gia người Mỹ đầu tiên vào không gian, NASA đã đưa tinh tinh Ham lên không gian trong một nhiệm vụ tiên phong. May mắn là nhiệm vụ đã thành công. Được huấn luyện để kéo cần gạt theo âm thanh và ánh sáng, Ham thực hiện nhiệm vụ suôn sẻ - chỉ di chuyển chậm hơn một chút so với khi ở Trái Đất.

Năm 1961, tổng thống John F. Kennedy có một bài phát biểu quan trọng trước Quốc hội, phác thảo một tầm nhìn đầy tham vọng cho chương trình không gian của Mỹ. "Tôi tin rằng quốc gia này nên cam kết đạt được mục tiêu đưa người lên Mặt Trăng và trở về Trái Đất an toàn trước khi thập kỷ này kết thúc", ông nói.

Phi hành gia John Glenn bước vào tàu vũ trụ Friendship 7 trong quá trình chuẩn bị trước khi phóng. Ngày 20/2/1962, Glenn trở thành người Mỹ đầu tiên bay vòng quanh Trái Đất trong nhiệm vụ Mercury-Atlas 6.

Cũng trong năm 1962, NASA thành lập Trung tâm Vận hành Phóng để chuẩn bị cho các nhiệm vụ phức tạp lên Mặt Trăng, sau này đổi tên thành Trung tâm Vũ trụ John F. Kennedy.

Một khoang tàu Gemini được thử nghiệm trong Đường hầm gió Unitary Plan tại Trung tâm nghiên cứu Ames của NASA ở California vào năm 1962. Khác với tàu Mercury chỉ chở một phi hành gia, Gemini chở hai phi hành gia và được thiết kế để thử nghiệm những khả năng quan trọng như đi bộ ngoài không gian và hoạt động ngoài tàu vũ trụ.

Năm 1965, NASA chuyển từ các nhiệm vụ Mercury với một phi hành gia sang chương trình Gemini, đặt tên theo chòm sao Gemini gắn liền với hình ảnh một cặp song sinh. Chương trình Gemini có các phi hành đoàn gồm hai thành viên và đạt nhiều cột mốc quan trọng trong 10 chuyến bay chở người.

Trong ảnh, phi hành gia Ed White trở thành người Mỹ đầu tiên thực hiện chuyến đi bộ ngoài không gian vào ngày 3/6/1965, trong nhiệm vụ Gemini 4.

Phi hành gia Eugene A. Cernan và Thomas P. Stafford ngồi trên tàu vũ trụ Gemini 9A với cửa sập mở, chờ tàu cứu hộ đến vào ngày 6/6/1966. Họ đã hoàn thành chuyến bay và tàu vũ trụ hạ cánh an toàn xuống biển.

Một thành tựu đáng chú ý khác trong chương trình Gemini diễn ra vào tháng 9/1966, trong nhiệm vụ Gemini 11, khi tàu vũ trụ bay cao tới 1.373 km, kỷ lục với tàu chở người tính đến thời điểm đó. Gemini 11 hiện vẫn là một trong những chuyến bay cao nhất của NASA.

Phi hành gia William Anders chụp bức ảnh "Trái Đất mọc" mang tính lịch sử trong nhiệm vụ Apollo 8, diễn ra vào tháng 12/1968. Apollo cũng là chương trình vũ trụ được nhiều người nhớ đến nhất của NASA với những cuộc đổ bộ lịch sử trên Mặt Trăng.

Địa điểm hạ cánh của tàu Apollo 11 do phi hành gia Buzz Aldrin chụp lại. Trong ảnh, chỉ huy nhiệm vụ, phi hành gia Neil Armstrong, đang làm việc trên bề mặt Mặt Trăng. Neil Armstrong là người đầu tiên dạo bước trên thiên thể này vào ngày 21/7/1969. Ông miêu tả đây là "bước đi nhỏ của một con người, nhưng là bước nhảy vọt lớn của nhân loại".

Dấu giày trên Mặt Trăng do phi hành gia Buzz Aldrin để lại trong nhiệm vụ Apollo 11.

Nhiệm vụ này mở đường cho 5 cuộc đổ bộ lên Mặt Trăng khác, với tổng cộng 12 phi hành gia đã đi bộ trên Mặt Trăng khi chương trình kết thúc. Nhiệm vụ Mặt Trăng có phi hành đoàn cuối cùng, Apollo 17, diễn ra vào tháng 12/1972.

Phi hành gia Harrison H. Schmitt của tàu Apollo 17 đứng cạnh lá cờ Mỹ trên Mặt Trăng vào tháng 12/1972. Trái Đất là chấm nhỏ trong không gian tối đen phía trên lá cờ, cách xa khoảng 400.000 km.

Từ đó đến nay, chưa có người nào bay xa hơn quỹ đạo Trái Đất thấp. Điều này khiến Apollo trở thành một cột mốc vàng trong lịch sử thám hiểm không gian. Ngày nay, chương trình này vẫn tiếp tục truyền cảm hứng cho những nỗ lực của nhân loại nhằm quay trở lại Mặt Trăng và bay xa hơn nữa vào không gian sâu.