航天飞机是一种先进的宇航运载工具。它将火箭、宇宙飞船和飞机的技术有机结合在一起，能像火箭那样垂直发射，像飞船一样变轨，象飞机一样水平着陆。每架航天飞机至少可以重复使用100次。与一次性使用的运载火箭相比，航天飞机的经济性是极有吸引力的。
早在20世纪初，与火箭理论发展的同时，就有人设想制造可重复使用的运载工具。到60、70年代，人们才感到研制多次使用的廉价运载工具的迫切性。60年代末，洲际导弹、载人登月和大型喷气客机等技术已经成熟，研制航天飞机已成为可能。
美国于1968年开始讨论航天飞机的方案。经过对多种方案的分析比较和选择，1970年7月正式研制航天飞机。此后方案又多次修改，直到1976年2月才基本确定。1981年4月12日，美国制造的世界上第一架航天飞机"哥伦比亚号"首航成功。这标志着空间技术在80年代取得了重大突破，是继"阿波罗"飞船后空间飞行器发展的又一里程碑。
"哥伦比亚号"航天飞机包括3个主要部分：轨道器、助推火箭和推进剂外贮箱，总长度56米，起飞重量达2000吨。轨道器可以载人和有效载荷，后段有3台使用液体燃料的主发动机。经过4次试飞后，1982年11月"哥伦比亚号"航天飞机载着宇航员在太空将两颗卫星发射到地球同步轨道上，从而开创了空间商业性运输的时代。
美国第一批航天飞机有5架。1981年4月至1986年1月，航天飞机共飞行25次，发射了28颗人造地球卫星和2个空间实验室，俘获了3颗运转不正常的卫星，进行了大量科学研究。
1986年1月28日，"挑战者号"航天飞机在第10次起飞后1分多种发生爆炸，7名宇航员(其中2名女宇航员）不幸罹难。这是宇航史上损失最为惨重的一场灾难。使美国的航天飞机计划遭受重大挫折。木星探测器"伽利略号"和"哈勃"太空望远镜都被迫推迟几年发射。
航天飞机采用火箭助推器动力升空。火箭燃料是易爆的。在对"挑战者号"进行事故调查分析后，美国对航天飞机结构作了重大改进。1988年9月，美国的"发现号"航天飞机再返太空，机上载有5名宇航员，4天后安全返回。但是美国只依靠航天飞机作为运载工具，在空间发射市场已经受到欧洲空间局、原苏联和中国的挑战。因此美国正在调整未来的空间技术计划，试图发展新型的运载工具。
原苏联经历10多年的研制，耗资100多亿美元，于1988年11月发射了自己的第一架航天飞机"暴风雪号"。在太空飞行3小时后，"暴风雪号"安全返航。它的首航成功，结束了原苏联没有航天飞机的时代。由于借鉴了美国航天飞机的设计并有所创新，"暴风雪号"在设计上某些方面优于美国的航天飞机，着陆的安全可靠性更强。
未来宇航运载工具的发展方向是空天飞机(航空航天飞机）。它利用航空发动机和火箭发动机作动力进入地球轨道，可以在普通机场跑道上起飞、着陆，实现单级入轨，可重复使用，发射费用低于航天飞机。正在研究中的空天飞机有英国的"霍托尔号"，计划90年代末试飞，2000年以后实现载人飞行。德国研制的"桑格尔号"是两级空天飞机，有驮运机和轨道器两部分。装有喷气发动机的驮运机把轨道器送到30公里高、速度达6倍音速时，轨道器与驮运机分离，火箭发动机点燃，加速到25倍音速，把轨道器送入太空。美国、日本也在研制空天飞机，并设想未来用它作为民用运输机。空天飞机是一种先进的、理想的宇航运载工具。经过科学家和工程师们的不断努力，预计下一世纪，人们将会乘坐空天飞机在太空遨游。
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