На практике все оказалось не так радужно: стоимость межполетного обслуживания съедала все выгоды многоразовости, космические корабли оказались самыми дорогими за всю историю космонавтики. Отсутствие системы аварийного спасения на старте и посадке привело к жертвам в двух авариях 1986 и 2003 годов. Потребности в доставке грузов в космос оказались в несколько раз ниже, чем ожидалось.

И все же Space Shuttle достойно послужили космосу и науке: вывели космические телескопы Hubble и Chandra, провели ремонт и неоднократное сервисное обслуживание Hubble; обеспечили 135 пилотируемых полетов с 350 астронавтами, многие из которых летали по несколько раз; позволили испытать огромное количество технических решений, провести биологические и физические эксперименты и многое другое. Однако в 1990-е в NASA осознали, что американская космонавтика серьезно отстает в опыте и технологиях длительного пребывания человека в космосе. В 1996 году, когда российский космонавт провел 437 суток в космосе на станции «Мир», американским рекордом было пребывание в космосе третьего экипажа Skylab в течение 84 суток в 1973 году. Рекорд длительности Space Shuttle составлял на тот момент 16 дней.

К концу 1980-х NASA начало развивать проект большой многомодульной космической станции Freedom. После включения в проект Японии, Канады, Евросоюза и России сформировалась идея Международной космической станции, сборка которой началась в 1998 году. Сумев опереться на опыт России в разработке долговременных орбитальных станций, NASA достигло серьезного прогресса в этом направлении. Станция успешно строилась общими силами, и к середине 2000-х годов NASA стало ясно, что нужна новая амбициозная цель. Так родилась программа Constellation («Созвездие»), поддержанная администрацией президента Джорджа Буша – младшего.

Освоение опыта длительного пребывания в космосе и технологии сверхтяжелых ракетных носителей недвусмысленно указывало, куда двигаться дальше – на Луну и Марс.

Программа Constellation предполагала создание транспортной инфраструктуры для достижения человеком Луны, которая открывала путь к дальнейшему движению на Марс. Для высадки астронавтов на Луну началась разработка межпланетного пилотируемого корабля Orion, новых ракет Ares 1 и Ares 5, лунного посадочного модуля Altair. Кроме этого началось создание новых лунных транспортных систем, скафандров, модульных жилых отсеков. В этот раз Америка собиралась на Луну надолго.

Чтобы достичь Марса, потребовалось бы еще создание перелетного жилого модуля, тяжелого марсианского разгонного блока на основе химического кислород-водородного или ядерного ракетного двигателя, марсианского посадочного модуля, значительно отличающегося от лунного.