Trong hơn nửa thế kỷ tồn tại của mình, NASA đã tiến hành vô số những dự án vũ trụ mà trong đó có những dự án thực sự vĩ đại, thí dụ như chương trình bay lên mặt trăng của tàu Apollo, phóng lên quỹ đạo gần mặt đất kính viễn vọng không gian Hubble… Tuy nhiên, NASA cũng đã phải có những dự án không thể nào biến thành hiện thực.
Dự án X-30: Đây là chương trình chế tạo máy bay khí động học vũ trụ quốc gia (NASP - National AeroSpace Plane). Giai đoạn chuẩn bị của dự án này ở trong giai đoạn từ năm 1986 tới năm 1993, ngân sách chi cho nó ở mức hơn 2 tỉ USD. Phần lớn số tiền này được lấy không phải từ ngân quỹ của NASA mà do các cơ quan quân sự cấp. Một trong những khó khăn mà các kỹ sư chế tạo vấp phải là việc thiết kế các động cơ đa năng có thể hoạt động có hiệu quả cả ở trên không lẫn ở trong vũ trụ. Đáng tiếc là các nhà kỹ thuật đã không thể xử lý được những vấn đề nảy sinh. Thêm vào đó, giá thành quá cao của các động cơ cũng đã khiến cho việc đầu tư vào dự án trở nên bế tắc. Rốt cuộc là dự án X-30 đã bị hủy bỏ, dẫu một số phần của dự án này đã được sử dụng vào các số nghiên cứu nhỏ của NASA, thí dụ như trong dự án chế tạo máy bay siêu âm X-43, đã lập được tốc độ kỷ lục vào năm 2004 cao gấp 10 lần tốc độ âm thanh.
Dự án hiện đại hóa các động cơ chạy bằng nhiêu liệu rắn. Việc nghiên cứu chế tạo các động cơ siêu lực này đã được tiến hành từ năm 1986 tới năm 1993. Chi phí dành cho nó dự kiến là 2,2 tỉ USD. Lý do buộc NASA phải tìm kiếm các động cơ nhiên liệu rắn mới là thảm họa xảy ra với tàu con thoi Challenger năm 1986 - chính những động cơ nhiên liệu rắn đã trở thành nguyên nhân dẫn tới vụ nổ tung toàn bộ con tàu làm chết tất cả đội bay. Chính quyền Mỹ quyết định cho nghiên cứu chế tạo các động cơ nhiên liệu rắn mới với công suất cao hơn trước và đặc biệt, phải an toàn hơn trước. Công việc này dự định được tiến hành tại một công ty của nhà nước, điều đó có nghĩa là trong số những khách hàng có thể có không chỉ NASA mà cả những cơ quan khác nữa.
Đúng vào thời điểm công việc đã được triển khai rầm rộ và công ty chế tạo các loại động cơ mới gần như đã được xây xong, thì Quốc hội Mỹ lại từ bỏ cấp tiếp kinh phí cho nó vì giá thành của nó liên tục tăng và thời hạn thực hiện các công đoạn của dự án thường xuyên bị chậm. Cũng cần phải nói rằng, dự kiến tăng tải trọng của tàu con thoi khi sử dụng các động cơ đã được hiện đại hóa về sau đã được thể hiện qua việc chế tạo những bình nhiên liệu trọng lượng thấp hơn, làm từ hợp kim liti - nhôm, giúp làm giảm trọng lượng của cả hệ thống.
Dự án Shuttle - C. Các công việc thuộc dự án này đã được tiến hành từ năm 1987 tới năm 1990, chi phí dành cho nó là 200 triệu USD. Trong khuôn khổ của dự án, các nhà kỹ thuật đã cố gắng chế tạo phiên bản mới và không cần người lái của các tàu con thoi lừng danh Shuttle. Nếu thành công, con tàu mới sẽ có thể đưa lên quỹ đạo của trái đất nhiều hành lý nặng và nguy hiểm hơn mà vẫn không sợ bị hy sinh mất đội bay trong tình huống xảy ra sự cố trên boong. Sau thảm họa với tàu con thoi Challenger, mối quan tâm tới dự án Shuttle - C đã gia tăng nhưng công việc lại không được tiến hành tới cùng. Việc giá thành không ngừng gia tăng rốt cuộc đã làm cho dự án này trục trặc. Cuối cùng dự án đã bị hủy bỏ khi giá thành dự kiến của nó đã tăng lên mức mà nếu tiếp tục làm, thì lợi ích kinh tế của nó cũng vẫn chỉ là 0.
Dự án chế tạo Hệ thống phóng tên lửa quốc gia (National Launch System - NLS). Chương trình này được tiến hành bởi sự phối hợp giữa NASA và US Air Force từ năm 1989 tới năm 1993, ngân sách dành cho nó là 3 triệu USD. Dự kiến sẽ lập ra một hệ thống phóng tên lửa có thể kết hợp với các tàu vũ trụ Shuttle, có sức cạnh tranh cao về mặt giá thành so với các đối thủ. Trong số các đối thủ đó có những hệ thống khá hoàn hảo sử dụng cho các loại tên lửa Atlas, Delta và Titan. Tuy nhiên, dự án này đã không được tiến hành tới cùng không chỉ vì vấn đề giá thành liên tục leo thang, mà còn vì các hệ thống khác đều đang hoạt động tốt nên nhu cầu tìm kiếm một hệ thống thay thế như NLS không xuất hiện. Hơn nữa, thời hạn thực hiện dự án này cũng luôn bị trễ và việc điều hành các robot cũng không suôn sẻ. Rốt cuộc là NLS đã bị hủy bỏ.
Dự án X-34. Các công việc liên quan tới dự án này đã được tiến hành từ năm 1994 tới năm 2001. Chi phí dành cho nó năm 1996 đã được tăng từ mức ban đầu là 8 triệu USD lên tới 60 triệu USD. Dự án thoạt tiên được xây dựng như một đơn vị chung của NASA cùng các công ty Orbital Sciences và Rockwell với mục tiêu chính là tạo ra công cụ để đưa lên quỹ đạo của trái đất các vệ tinh nhỏ. Các nhà thiết kế đã dự định tạo ra một hệ thống hai nấc với nấc một có thể sử dụng nhiều lần. Tuy nhiên, gần như ngay sau khi dự án được khởi động, do bất đồng ý kiến với NASA về các điều kiện tham gia nên Orbital Sciences và Rockwell đã bỏ cuộc.
Cụ thể, Công ty Rockwell hủy bỏ hợp đồng vì khác ý kiến về việc lựa chọn động cơ cho hệ thống vũ trụ dự định sẽ chế tạo. Về sau, dự án đã được khôi phục lại nhưng chỉ như chương trình chế tạo một tàu vũ trụ bay ở quỹ đạo thấp dành cho các thí nghiệm và nghiên cứu khác nhau. Dự án đã bị hủy bỏ hoàn toàn sau khi NASA quyết định tăng kích cỡ của X-34. Do mức đầu tư tài chính vẫn nguyên như cũ trong khi sự phức tạp của dự án lại gia tăng nên Công ty Orbital Sciences đã bỏ hẳn chương trình này.
Dự án tàu bay X-38. Các công việc liên quan tới dự án này đã được tiến hành từ năm 1995 tới năm 2002 với ngân sách 100 triệu USD. Mục tiêu của các kỹ sư là tạo ra một cái "xuồng máy cấp cứu" cho các nhà du hành đang ở trên trạm quỹ đạo trong vũ trụ. Trong kết cấu của X-38 hoàn toàn không có cánh - yếu tố này giúp tiết kiệm khoảng không gian trống trên trạm quỹ đạo vốn được đánh giá là "quý như vàng". Thêm vào đó, lực đẩy không quá lớn, được sinh ra nhờ chính dạng thức của con tàu, cho phép nó có thể hạ cánh an toàn tới độ cao, nơi mà có thể sử dụng được dù để tiếp tục hạ xuống đất.
Chương trình chế tạo X-38 đã được tiến hành ngay trong trung tâm vũ trụ của NASA và đã lôi kéo được cả các kỹ sư người châu Âu tham gia. Dự án đã bị hủy bỏ sau khi mức độ cung cấp vật lực cho các trạm quỹ đạo vũ trụ bị cắt giảm. Tuy thế, một số ý tưởng của dự án này chắc chắn sẽ có ích khi triển khai dự án chế tạo tàu Orbital Space Plane, thực hiện trong khuôn khổ chương trình "Chùm sao" (Constellation). Trong khuôn khổ chương trình "Chùm sao" dự kiến sẽ chế tạo một con tàu vũ trụ có thể thay thế được các tàu con thoi Shuttle sắp sửa phải "về hưu".
Dự án tàu vũ trụ X-33. Các công việc liên quan tới dự án này đã được tiến hành từ năm 1996 và kết thúc vào năm 2001. Ngân sách dành cho nó là 912 triệu USD. Con tàu vũ trụ này dự kiến sẽ được chế tạo như một modul gần quỹ đạo được sử dụng nhiều lần, có nhiệm vụ lên tới quỹ đạo gần trái đất không cần sử dụng các tên lửa nhiều bậc, hoặc các tàu chở nhiên liệu đẩy. Đó gần như là một phi thuyền vũ trụ một nấc, được sử dụng nhiều lần. Dự án đã được tiến hành bởi các chuyên gia của NASA-Lockheed Martin. Tuy nhiên, dự án này đã không được hoàn thành thỏa đáng do nhiều lần vi phạm các thời hạn thực hiện, do nguồn kinh phí không được dồi dào. Vụ tai nạn khi thử nghiệm các thùng nhiên liệu X-33, được chế tạo từ compozit, cũng đã ảnh hưởng xấu tới số phận của dự án này.
Dự án Space Launch Initiative. Trị giá của dự án này là gần 100 triệu USD. Trong khuôn khổ của nó dự định thực hiện một loạt các biện pháp để tiếp tục chinh phục khoảng không vũ trụ. Đó là việc chuẩn bị các con tàu vũ trụ có thể thay thế được những tàu con thoi đang ngày càng khó đáp ứng được các yêu cầu mới của Shuttle; xây dựng chương trình phối hợp với các tổ chức kinh doanh trong việc chinh phục vũ trụ, trong đó có cả việc bay lên các trạm quỹ đạo vũ trụ…
Thất bại của chương trình này liên quan tới sự thay đổi liên tục các yêu cầu mà NASA đưa ra. Thoạt tiên, công việc liên quan tới dự án bị đình trệ vì thiếu những yêu cầu rõ ràng của NASA đối với nó - đã không rõ ngay cả hướng cần đi của dự án. Dấu chấm hết đối với chương trình Space Launch Initiative là vụ thảm họa của tàu con thoi
