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Fu fondato nel 1946 come National Air Museum e aprì il suo edificio principale vicino a L'Enfant Plaza nel 1976. Il National Air and Space Museum è un centro di ricerca sulla storia e la scienza dell'aviazione e del volo spaziale, così come la scienza planetaria e la geologia e geofisica terrestre. Quasi tutto lo spazio e gli aerei in mostra sono originali o copie di backup degli originali. Gestisce un annesso, lo Steven F. Udvar-Hazy Center, all'aeroporto internazionale di Dulles, aperto nel 2003, che comprende 760.000 piedi quadrati (71.000 m2). Il museo attualmente conduce il restauro della sua collezione presso il Paul E. Garber Preservation, Restoration, and Storage Facility a Suitland, nel Maryland, mentre sposta costantemente tali attività di restauro e archiviazione nelle strutture dell'annesso Udvar-Hazy a partire dal 2014. L'Air and Space Museum porta i visitatori nel cielo, mostrando le incredibili conquiste tecnologiche che hanno fatto progredire l'aviazione e l'esplorazione dello spazio nel corso del secolo scorso. Il nostro fascino per il volo è ancora vivo e vegeto, dato che il museo (e l'annesso Udvar-Hazy Center) è uno dei più visitati al mondo anno dopo anno.
Come si può immaginare, gli oggetti storici esposti sono fondamentali per la storia del volo. Il Wright Flyer del 1903 ha il merito di aver effettuato il primo volo di successo al mondo, e si può vedere di persona la macchina volante più pesante dell'aria. C'è anche lo Spirit of St. Louis di Charles Lindbergh, il primo aereo a completare un volo senza scalo da New York a Parigi.
Il modulo di comando dell'Apollo 11 Columbia, l'unica parte della navicella spaziale dell'Apollo 11 a tornare sulla Terra, è esposto in modo prominente nella mostra in corso sulla corsa allo spazio. I visitatori possono anche toccare un campione di una roccia lunare riportata dalla missione Apollo 17 nel 1972.
Un importante rinnovamento è in corso per lo spazio espositivo centrale del museo, che riaprirà il 1° luglio 2016 come Boeing Milestones of Flight Hall come parte del 40° anniversario del museo. L'area ridisegnata sarà caratterizzata da oggetti nuovi e familiari (compresa l'Enterprise di Star Trek!), una nuova pianta aperta, più storie di aviazione e volo spaziale e un'esclusiva esperienza mobile che permetterà ai visitatori di personalizzare la loro esplorazione come mai prima.
L'Air and Space Museum dispone anche di un teatro IMAX, un planetario e un osservatorio pubblico con un telescopio solare sicuro, in modo da poter essere un osservatore delle stelle di giorno. Vengono offerti tour giornalieri e sono disponibili eventi educativi per bambini e adulti. Il museo offre dimostrazioni scientifiche e momenti di racconto per i bambini più piccoli.
