סוכנות החלל האירופית (ESA) הוקמה כדי לאחד את יבשת אירופה במשימה לחקור חלל. ESA מפתחת טכנולוגיה לחקירת חלל, מבצעת משימות מחקר ומשתפת פעולה איתה שותפים בינלאומיים לפרויקטים כמו פיתוח טלסקופ האבל וחקר המחקר גלי כבידה. כיום 22 מדינות חברות מעורבות ב- ESA שהיא התוכנית לחלל השלישית בגודלה בעולם.
סוכנות החלל האירופית (ESA) הוקמה בשנת 1975 כתוצאה ממיזוג בין הארגון האירופי לפיתוח השקה (ELDO) לבין הארגון האירופי לחקר החלל (ESRO). מדינות אירופה כבר רצו לחקור חלל זה למעלה מעשור, אך הקמתה של ה- ESA סימנה הזדמנות לפתח תוכנית חלל מרכזית מחוץ לשליטת ארצות הברית והסובייטים דאז איחוד.
ESA משמש כשער אירופה לחלל. זה משלב את האינטרסים של מרחב החלל של אוסטריה, בלגיה, צ'כיה, דנמרק, אסטוניה, פינלנד, צרפת, גרמניה, יוון, הונגריה, אירלנד, איטליה, לוקסמבורג, הולנד, נורבגיה, פולין, פורטוגל, רומניה, ספרד, שוודיה, שוויץ, וארצות הברית ממלכה. מדינות אחרות חתמו על הסכמי שיתוף פעולה עם ESA, כולל בולגריה, קפריסין, מלטה, לטביה וסלובקיה; סלובניה היא חברה מקורבת, וקנדה מנהלת קשר מיוחד עם הסוכנות.
כמה מדינות אירופיות, ביניהן איטליה, גרמניה ובריטניה, מקיימות פעולות חלל עצמאיות אך משתפות פעולה גם עם ESA. נאס"א וברית המועצות מקיימות גם תוכניות שיתופי פעולה עם הסוכנות. מטה ESA ממוקם בפריס.
התרומה של ESA למחקרים אסטרונומיים כוללת את מצפה הכוכבים בחלל גאיה, שיש לו את המשימה לקטלג ולמפות את מיקומם של יותר משלושה מיליארד כוכבים בשמיים. משאבי הנתונים של גאיה מעניקים לאסטרונומים מידע מפורט על בהירות, תנועה, מיקום ומאפיינים אחרים של כוכבים הן בתוך גלקסיית שביל החלב ומעבר לו. בשנת 2017, אסטרונומים המשתמשים בנתוני גאיה תארו את תנועות הכוכבים בתוך גלקסיית הגמדים של הפסל, לוויין של שביל החלב. נתונים אלה, בשילוב תמונות ונתונים מה- טלסקופ החלל האבל, הראו כי לגלקסיית הפסל יש מסלול אליפטי מאוד סביב הגלקסיה שלנו.
ESA מתבונן גם בכדור הארץ במטרה למצוא פתרונות חדשים לשינויי אקלים. רבים מלווייני הסוכנות מספקים נתונים המסייעים בחיזוי מזג האוויר, ומעקב אחר שינויים באטמוספירה ובאוקיינוסים של כדור הארץ הנגרמים כתוצאה משינויים באקלים לטווח הארוך.
משימת מארס אקספרס ארוכת השנים פועלת על ידי הכוכב האדום מאז 2003. הוא מצלם תמונות מפורטות של פני השטח, והמכשירים שלו בודקים את האווירה וחוקרים מרבצי מינרלים על פני השטח. מארס אקספרס מעביר גם אותות ממשימות בשטח חזרה לכדור הארץ. אליו הצטרפה משימת Exomars של ESA בשנת 2017. מסלול זה גם שולח נתונים על מאדים, אבל הנחתת שלו, שנקראה Schiaparelli, התרסקה בירידה. ESA מתכננת כיום לשלוח משימת המשך.
משימות בעלות פרופיל גבוה בעבר כוללות את משימת יוליסס ארוכת השנים, שחקרה את השמש במשך כמעט 20 שנה, ושיתוף פעולה עם נאס"א בנושא טלסקופ החלל האבל.
אחת המשימות הקרובות של ESA היא חיפוש אחר גלי כבידה מהחלל. מתי גלי כבידה מתנגשים זה בזה, הם שולחים אדוות כבידה קטנות על פני החלל, "מכופפים" את מרקם המרחב-זמן. ה איתור הגלים האלה על ידי ארה"ב בשנת 2015 יצאה לעידן חדש לגמרי של מדע ואופן שונה להסתכל על עצמים מאסיביים ביקום, כמו חורים שחורים וכוכבי נויטרונים. המשימה החדשה של ESA, שנקראת LISA, תפרוס שלושה לוויינים כדי למשולש על גלים קלושים אלה מהתנגשויות טיטאניות בחלל. הגלים קשים ביותר לגילוי, כך שמערכת מבוססת חלל תהיה צעד גדול קדימה בלימודם.
גלי הכבידה אינם התופעות היחידות שנמצאות במראות ESA. כמו מדעני נאס"א, החוקרים מעוניינים למצוא וללמוד יותר על עולמות רחוקים סביב כוכבים אחרים. Exoplanets אלה פזורים לאורך שביל החלב וללא ספק קיימים גם בגלקסיות אחרות. ESA מתכננת לשלוח את המשימה הפלנטרית והתנודות של הכוכבים (PLATO) באמצע שנות ה -20 לחיפוש אחר exoplanets. היא תצטרף למשימת TESS של נאס"א בחיפוש אחר עולמות חייזרים.