美国于1962年制造了X—15火箭飞机，用一台推力为26多吨的液体火箭推动飞机飞行，创造了6倍音速的世界纪录；1967年这架飞机飞行高度达到了108千米。
此后，以美国为主的西方各国致力于火箭飞机的设计、研究，他们将火箭飞机与空间站等许多未来的太空飞行器设想联系在一起考虑，希望火箭飞机能成为未来太空站与地球之间的桥梁。
1972年1月，美国政府正式批准开展航天飞机的研究，它实际上是人们一直孜孜不倦追求的火箭飞机。10年以后，第一架航天飞机“哥伦比亚”号终于升空了。航天飞机正如它英文的字面意思“穿梭机”一样，往返于太空与地球之间。
来去自由的航天飞机揭秘航天飞机的结构
通过报纸或电视我们经常可以看到航天飞机，在各种媒体中我们也可以看到航天飞机令人惊心的发射场面，而对于航天飞机的认识可能也就只有发射时冒起的滚滚浓烟。可航天飞机究竟是什么样的？
航天飞机的轨道器
其实，在技术上这个词指的是一个航天交通系统，它包括三个部分：轨道器、外贮箱和固体火箭助推器。
轨道器是航天飞机系统中最主要的部分，也是唯一进入轨道飞行的部分。其形状与飞机非常相似，大小与一般的中型商业客机差不多。整个轨道器可以分为前、中、后三段。前段主要是航天员工作生活的机组座舱，中段是有效载荷舱，后段是航天飞机和轨道舱的动力系统。
机组座舱同载人飞船的返回舱、轨道舱一样，提供了航天员在整个飞行期间的生存环境和活动空间。座舱的空间比载人飞船的空间要大，但是一般情况下，座舱内要有7名航天员，如果有紧急情况，乘员还要增加到10名，这样空间似乎还是显得有些狭小。
机组座舱分为两层，顶层为飞行舱，里面装有上升、着陆及在轨期间驾驶轨道器所需的各种控制器。飞行舱的前部非常像客机的驾驶舱，透过窗口航天员可以看到外面的景象。飞行舱的后墙有两个观察窗，透过这两个窗口，航天员可以直接观察有效载荷舱，在太空中他们操纵后墙上的各种仪器来控制有效载荷舱内的系统。飞行舱后部的天花板上同样有两个观察窗，给航天员提供了更为广阔的视野。
在飞行舱的下面是航天员的生活间，被称为中舱。中舱实际上是航天员的生活间，所有的食品和生活用品都储存在这里。中舱内和飞行舱间有两个通行舱口可以使航天员在两舱之间自由通行。中舱一侧的机组通行舱门是航天员在地面上进出轨道舱的唯一通道。在中舱的后面有一气闸舱，是航天员在太空中进入太空，或进入未加压有效载荷舱的通道。
有效载荷舱占据了整个轨道器的大部分，舱内装的是由轨道器送入太空的卫星，或者是为航天员提供科学试验空间的小型实验室。它有两扇从中间对开的舱门。舱门分为内外两层，外层是防热层，内层是辐射冷却器。在轨道器上升和返回时舱门处于关闭状态，以保护放在载荷舱内的货物。而在轨期间舱门则一直开着，这样可以起到散热的作用。
轨道器后段的动力系统包括有3台主发动机，航天飞机发射时，这些发动机提供了轨道器进入轨道的部分推进力。主发动机的两侧各有1个轨道机动发动机，采用轨道器自身携带的甲基肼和四氧化二氮作为推进剂，用于主发动机关闭后的轨道器加速、变轨或交会，以及返回制动的推力。它可以持续工作15个小时，重复启动1000次。
为了进行轨道器的姿态控制和交会、入轨控制，轨道器的尾端两侧还装有24台反作用控制发动机，可重复启动50000次，同样的发动机在飞行舱前面的机头还有14台。在机头和机尾还装有6台微调发动机，可进行50万次的启动。这些发动机合起来称为反作用控制系统，推进剂由轨道器携带。这些发动机通过复杂的控制系统控制其点火时间，可以调整轨道器的姿态。
应该注意，轨道器只提供了在轨飞行期间的推进剂，并没有提供发射时主发动机所需的推进剂。考虑轨道器进入轨道需要燃烧大量的推进剂，而要把这些推进剂都贮存在轨道器内是很不合适的，于是设计人员在轨道器之外设计了一个专门携带推进剂的外贮箱。
外贮箱有两个贮箱组成，上端的贮箱内部装有液氧，下端的贮箱装有液氢。中间由一个连接舱连接。虽然看上去液氢贮箱的体积比液氧的大很多，但是因为液氧比液氢重16倍，所以装满推进剂后，液氢的重量只是液氧的1/6。在与轨道器连接时，液航天飞机的固体火箭助推器氧和液氢各通过一根管子从贮箱底端流入轨道器。当主发动机开始工作时，通过这两根管子流入发动机的液体可以很轻松地在25秒之内就把一个中等大小的游泳池灌满。
由于液氧和液氢的沸点约为零下一两百摄氏度，因此很容易就会汽化。为了使汽化的程度尽量减小，在外贮箱的外表面覆盖了一层薄薄的异氢尿酸泡沫，这种材料令外贮箱的表面呈橘红色。
在最初的飞行中，外贮箱被涂成了乳白色，这样做完全是为了美观，但在使用上毫无用处，因此后来不再使用这一做法。
有了外贮箱的航天飞机重量加大，特别是灌满了推进剂后，如果只用轨道器上的主发动机，根本不能使它们离开地球表面，于是外贮箱的两侧又连接了两个固体火箭助推器。
为了降低研制成本，助推器采用了分段结构，推进剂分别装入四段。最上端整流罩内装有推进剂点火装置、电子设备、应急自毁装置和减速伞，最下端是可调节方向的喷口，偏转角度6.65°。
之所以采用这种分段结构，最大的好处在于方便推进剂的灌装。固体推进剂在灌装前呈橡皮膏似的黏稠液体，灌入助推器后，要经过几天的干燥才能形成固态。整个灌装和干燥的过程要绝对保证推进剂的搅拌均匀，否则会影响发动机效率。比较之下，灌四个小段当然比灌一个长段要容易得多。
助推器各段之间的连接也是极其讲究的，要严格保证推进剂的密封性，防止高温燃气泄漏。虽然NASA（美国中央航空航天局）工作人员很早就注意到了这个问题，但还是在1986年“挑战者”号航天飞机的发射中付出了血的代价。
液氢
氢的液化采用压缩、膨胀、冷却、压缩循环过程。液氢与液氧组成的双组元低温液体推进剂的能量极高，已广泛用于发射通讯卫星、宇宙飞船和航天飞机等运载火箭中。液氢还能与液氟组成高能推进剂。
液氢作为火箭发动机燃料有很多优点：①氢—氧反应释放的燃烧热大，是一般烃类燃料不能达到的。②液氢、液氧都是低温液体。液氢比热大，可同时用作火箭高温部件和发动推力室的冷却剂，回收的能量可再送入燃烧室使用，使发动机工作状况改善。③氢—氧燃料系统产生污染极少。
液氢—液氧火箭发动机曾为“阿波罗”宇宙飞船登月飞行和航天飞机的顺利发射提供过巨大能量。此类发动机也对我国“长征”运载火箭的连续多次发射成功作出了巨大贡献。
航天飞机的飞行原理与特点
航天飞机的飞行原理
前面我们讲过，航天飞机由轨道飞行器、固体火箭助推器和外挂贮箱3大部分组成，航天飞机起飞的动力源自2台巨大的集束式助推器和3台液体推进剂。在这些起飞动力装置中，中心部分是一个外形像一架三角翼滑翔机的轨道飞行器，它垂直发射，是航天飞机飞行时必不可少的配件，它在进入地球大气层后像普通飞机那样下滑着陆。
航天飞机在起飞时，利用外挂贮箱内的液氢推进剂作为主发动机的动力，贮箱随着推进剂的使用完毕而抛弃。另外，航天飞机还依据轨道飞行器顺利飞行；一般情况下，航天飞机的轨道飞行器可使用次数在100次以上，它有一个巨大的货舱，可以作为卫星及其他材料的存储点；大规模的太空作业时，还可将外挂贮箱带入轨道，作为航天站的核心部分。
1000千米以下是航天飞机近地轨道的飞行高度，向国际空间站运送宇航员和各种建设用部件和补养是目前航天飞机的主要任务，因为航天飞机的运载能力比较大，所以它往往采用多级组合形式。在需要高轨道运行有效载荷的时候，还可以由航天飞机将其送上近地轨道后再从这个轨道发射，使其进入高轨道，以完成最终任务。
航天飞机的特点
总结起来，航天飞机具有以下几大特点：
（1）作为地面与轨道间一种经常性的运载工具，航天飞机的一项重要使命和功能是向轨道上布置飞行器，并在轨道上检修和回收飞行器。这样一来，就可以对这些飞行器的可靠性放宽要求，从而简化了设计，节省了价值昂贵的备份部件，大大降低了研制成本。
过去，航天器中的许多贵重设备和仪器只能使用一次，现在航天飞机既能把它们带回来进行修复，使其多次重复使用，又可以及时在轨更换飞行器上的设备（如装上新的传感器和仪器，换掉老化的或失灵的零件，补充上在运行中消耗掉的材料），从而延长飞行器的工作寿命，大大提高其利用率，避免极大的浪费。
航天飞机相当于一个短期运行的航天站（2）航天飞机的巨大货舱能容纳一个载人实验室，里面环境舒适，航天员在这里可以不穿航天服。航天飞机在发射和再入时的加速度只有3—4个重力加速度，一般人都能耐受。这样一来，就降低了对其乘员的健康条件的要求，为各领域内的科学家直接参加航天活动提供了可能性，使得这些科学家可以在天上直接操纵其设备进行科学研究。这一方面可以减小设备的复杂性和降低造价，另一方面可以大大提高实验研究的质量，就在飞行过程中完成解释、评价实验结果，及时改进方法，加速知识的增长。
在这样的实验室里，可以进行材料科学方面的研究，进行广泛的天文、物理和地球资源方面的研究及生物—医学方面的研究等。
（3）它相当于一个短期运行的航天站，为航天应用科学的蓬勃发展带来了广阔的前景。在人类进入太空以来，由于载人航天飞船在发射前的安装和测试所需时间太长，致使空间营救问题一直没有得到解决。航天飞机由于其发射准备时间短的这一特点，为这一问题的解决带来了希望。航天飞机为大型航天站的建立也创造了条件。它首先可以将航天站的组件和模块分批送上轨道，并在轨道上把它们组装起来。在航天站建成之后它又可成为往返地面和航天站之间的交通运输工具。
（4）具有军事的用途。研制航天飞机的最早设想就是要使之成为一种军事进攻性武器。所以，美国军界头目们一直很支持航天飞机计划。国防部承担了研制费（100亿美元）的1/6。先期4架航天飞机中的2架是完全按照国防部的要求设计的。航天飞机的全部飞行计划中，有1/3将由军方主持。空军参谋长对发展航天飞机的军事意图供认不讳，他公开宣布，航天飞机的基本任务就是要保证五角大楼的利益。为此空军对凡登堡空军基地要重新改建，以保证未来的载人或不载人的航天器在这里秘密组装和发射。
航天飞机能完成的军事任务有：
①军事侦察。航天飞机除了可向轨道上布置侦察卫星，并在天上对之进行维修、整个地回收或从侦察卫星上取回胶卷外，必要时也可载着侦察人员飞越特定地区进行侦察。
②拦截和破坏敌方航天器。航天飞机依靠其速度快和灵活机动的飞行能力，可在天上悄悄逼近、拦截、破坏或窃取对方的飞行器后急速返回自己的基地。
③轰炸和攻击敌方地面目标。航天飞机可以在45分钟内飞至地面上离发射场最远的地方。因此它可以作为近地轨道轰炸机带上进攻性武器，出其不意地对敌方重要的战略目标进行攻击。
④通信联络、指挥、导弹导航。美国航天飞机试飞成功引起了前苏联的极度不安。前苏联宣传机构说这是美国想用“超级武器”讹诈全世界的一种新的“军国主义和沙文主义的行动”。前苏联负责航天员训练任务的领导人沙塔洛夫在莫斯科举行的一次招待会上说：“这将意味着武器竞争的一个新的盘旋上升。”具有讽刺意味的是，前苏联一方面谴责美国研制航天飞机的军事目的，而同时自己也悄悄地加紧搞航天飞机。由此可见，“哥伦比亚”号的试飞成功使美国和前苏联在宇宙空间的竞争又进入了一个新的阶段。
航天飞机除了上述种种好处外，也有它的局限性。这首先就是，它只能将载荷送上较低的轨道。要实现更高轨道的运载，特别是同步地球轨道的运送，还需借助于另外一种名曰“轨道间拖船”或“轨道间飞机”的接力运输工具才能实现。
第一架飞艇
英国的蒙克·梅森是第一个制造小飞艇的人，他利用发条装置驱动螺旋桨使飞艇升空，速度达8千米／小时。这种原理对后来的实用飞艇具有指导意义。几年后，法国人亨利·吉法尔就制成了第一部可操纵的飞艇，艇形为雪茄状，长44米，直径12米，发动机功率达3马力，带3叶螺旋桨。1852年9月24日，吉法尔自己驾驶这架飞艇在巴黎起飞，飞到28千米之外的特拉普，开创了人类动力半操纵飞行的先河。
美国与前苏联航天飞机一览
首架航天飞机“哥伦比亚”号
首架航天飞机“哥伦比亚”号“哥伦比亚”号航天飞机是美国国家航空航天局（NASA）“肯尼迪航天中心”旗下拥有的太空梭之一。“哥伦比亚”号是美国的太空梭机队中第一架正式服役的，它在1981年4月12日首次执行代号“STS—1”的任务，正式开启了NASA的太空运输系统计划之序章。
然而很不幸的是，“哥伦比亚”号在2003年2月1日，在执行代号“STS—107”的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系，并且在不久后被发现在得克萨斯州上空爆炸解体，机上7名太空人全数罹难。
“哥伦比亚”号的命名由来，是纪念第一艘环绕世界一周航行的美国籍船只，也是哥伦比亚河命名由来的18世纪帆船“哥伦比亚”号。
这架航天飞机总长约56米，翼展约24米，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷29.5吨。它的核心部分轨道器长37.2米，大体上与一架DC—9客机的大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员，飞行时间7—30天，轨道器可重复使用100次。航天飞机集火箭、卫星和飞机的技术特点于一身，能像火箭那样垂直发射进入空间轨道，又能像卫星那样在太空轨道飞行，还能像飞机那样再入大气层滑翔着陆，是一种新型的多功能航天飞行器。
“挑战者”号
“挑战者”号美国的航天飞机都是以早期的研究船名命名，因此“挑战者”号名字的由来也不例外，取自于1870年代航行于大西洋与太平洋上的英国海军研究船“挑战者”号。除此之外，“挑战者”这个名字也曾经被拿来命名“阿波罗17”号的登月模组。
“挑战者”号是美国继“哥伦比亚”号航天飞机之后投入使用的第二架航天飞机。1983年4月4日首次飞行，后来又进行了多次业务飞行。
“挑战者”号开发初期原本是被作为高拟真结构测试体（high-fidelityStructuralTestArticle，因此初期机身代号为STA—099），但在“挑战者”号完成初期测试任务后，被改装成正式的轨道载具（OrbiterVehicle，因此代号改为OV—099），并于1983年4月4日正式执行首航任务。
然而很不幸的是，“挑战者”号在1986年1月28日执行代号STS—51—L的第10次太空任务时，因为右侧固态火箭推进器上面的一个O形环失效，导致一连串的连锁反应，并且在升空后73秒时，爆炸解体坠毁。机上的7名宇航员全在该次意外中丧生。
“发现”号
“发现”号“发现”号航天飞机是美国国家航空航天局“肯尼迪航天中心”旗下第三架实际执行太空飞行任务的航天飞机，首次飞行是在1984年8月30日，迄今为止仍在服役中，负责进行各种科学研究与作为国际太空站计划的支援。
如同其他大部分的美国航天飞机一般，“发现”号的命名，源自于一艘18世纪时的英国探险船，伴随著名的詹姆斯·库克（JamesCook）船长远征南太平洋的“发现”号。在库克船长的探险中，完成了包括发现夏威夷群岛、新西兰乃至于确认澳洲大陆存在等的功绩，而同行中的另外一艘探险船“奋进”号也成为NASA另一架航天飞机“奋进”号的命名由来。除此之外，库克船长也曾搭乘“发现”号探索南阿拉斯加与西北加拿大之间的海岸线，虽然当时正值美国独立战争期间，英国与美国是交战国，但由于“发现”号从事的是非常重要的科学任务，本杰明·富兰克林甚至特别下达美军不准对该船发动攻击的指令。
“发现”号航天飞机于2009年10月23日在“肯尼迪航天中心”发射升空，飞往国际空间站，进行为期2周的航天使命。“发现”号上的7名宇航员将在国际空间站上安装一个新的太空舱，以扩展国际空间站的规模。10月28日，宇航员斯科特·帕拉金斯基和丹尼尔·塔尼进行了第二次太空行走，为“和谐”节点舱安装外部组件、卸下一个厚重支架并检查国际空间站可能存在问题的设备。
“发现号”此行的主要任务是运送和安装“和谐”节点舱，以便日后欧洲及日本的“哥伦布”和“希望”号实验舱能够与国际空间站进行对接，为空间站实验舱的发射做好前期准备。这是自2001年以来安装的首个新舱，对于国际空间站的扩大而言具有重要意义。
最新的航天飞机——“奋进”号
“奋进”号航天飞机是美国国家航空航天局“肯尼迪航天中心”旗下第五架实际执行太空飞行任务的也是最新的一架航天飞机。
最新的航天飞机——“奋进”号“奋进”号是由美国宇航局于1991年建造，用来替代1986年在爆炸中被毁坏的“挑战者”号，高36.6米，宽23.4米，重71吨，造价超过20亿美元。
“奋进”号的首次飞行是在1992年5月7日（STS—49号任务），负责执行的任务中有不小比例是作为国际太空站计划的支援。
正式编号绕地机载具105号的“奋进”号是美国一系列航天飞机之中首架以公开征名竞赛的方式由美国的中小学生决定命名的航天飞机，并由乔治·赫伯特·沃克·布什总统在1989年时正式宣布其命名。如同美国历架航天飞机的命名原则，“奋进”号的名字也是源自一艘早年的研究调查船。著名英国探险家詹姆斯·库克船长在1768年第一次远征时所搭乘的一艘368吨等级的三桅帆船“奋进”号，当时是它造成下水后首次出航，由于是一艘英国籍的船只，这也解释了为何“奋进”号的名字是用英式英文的“Endeavour”而非美式英文“Endeavor”拼法。
从某个角度来说，“奋进”号是一艘“拼装航天飞机”，它是以“发现”号和“亚特兰蒂斯”号的建造合约中一批同时生产的备用结构零件为基础，额外组装出来以便取代“挑战者”号意外坠毁后留下来的任务空缺。不过，这样的拼装法并不代表“奋进”号的表现就会逊色一截，事实上因为是最后才开始建造，“奋进”号在建造过程中汲取了许多前辈们的教训，拥有更多新开发的硬件装备。而大部分新一代的航天飞机仪器设备都是在“奋进”号上率先采用之后，才在稍后趁着停飞维修的期间，改装追加到其他几架航天飞机上。
“奋进”号曾在1996年于加州棕榈谷进行过8个月长的绕地机维修停飞期，在这段期间航天飞机上改装了要能与国际太空站进行接驳用的外部空气锁，以便在太空站于1997年开始建造后，与太空站联结负责其所需的补给运输任务。
美国东部时间2009年7月15日18时3分（北京时间16日6时3分），此前已5次推迟发射的美国“奋进”号航天飞机从佛罗里达州“肯尼迪航天中心”成功升空，飞赴国际空间站。
美国国家航空航天局的电视直播画面显示，“奋进”号升空2分5秒之后，2个固体火箭助推器与航天飞机的外部燃料箱顺利分离，飞行8分半钟之后，火箭发动机按规程开始关闭。固体火箭助推器在分离后向大西洋方向坠落，美航天局将利用回收船将它们回收。
“奋进”号宇航员在为期16天的任务期内进行5次太空行走，完成实验平台的安装工作，并给空间站外的太阳能电池板更换电池。此外，美国宇航员蒂姆·科普拉还将接替日本宇航员若田光一加入国际空间站长期考察组，后者将随“奋进”号返回地球。
前苏联的“暴风雪”号
“暴风雪”号航天飞机计划是前苏联时代为了与美国进行太空军备竞赛所发展的航天飞机计划，在前苏联瓦解后不久此计划也宣告正式终结，残存的设备归属给“苏联时代太空中心”所在地的哈萨克斯坦共和国拥有。“暴风雪”计划中共有5架航前苏联的“暴风雪”号天飞机实际上已开始建造，但是只有第一架的“暴风雪”号真正被完成并且顺利发射升空与回收，而包括二号机“小鸟”号在内的其他几架航天飞机全都是以未完成的姿态停止建造。
1988年11月15日，前苏联的“暴风雪”号航天飞机从拜科努尔航天中心首次发射升空，47分钟后进入距地面250千米的圆形轨道。它绕地球飞行2圈，在太空遨游3小时后，按预定计划于9时25分安全返航，准确降落在离发射点12千米外的混凝土跑道上，完成了一次无人驾驶的试验飞行。
“暴风雪”号航天飞机大小与普通大型客机相差无几，外形同美国航天飞机相仿，机翼呈三角形。机长36米、高16米，翼展24米，机身直径5.6米，起飞重量105吨，返回后着陆重量为82吨。它有一个长18.3米、直径4.7米的大型货舱，能把30吨货物送上近地轨道，将20吨货物运回地面。头部有一容积70立方米的乘员座舱，可乘10人，设计飞行寿命100次。
科学家们认为，这次完全靠地面控制中心遥控机上电脑系统，在无人驾驶的条件下自动返航并准确降落在狭长跑道上，其难度要比1981年美国航天飞机有人驾驶试飞大得多。首先，“暴风雪”号的主发动机不是装在航天飞机尾部，而是装在“能源”号火箭上，这样就大大减轻了航天飞机的入轨重量，同时腾出位置安装小型机动飞行发动机和减速制动伞。其次，“暴风雪”号着陆时，可用尾部的小型发动机做有动力的机动飞行，安全准确地降落在狭长跑道上，万一着陆姿态不佳，还可以将航天飞机升起来进行第二次着陆，从而提高了可靠性。而美国航天飞机靠无动力滑翔着陆只能一次成功。第三，“暴风雪”号能像普通飞机那样借助副翼、操纵舵和空气制动器来控制在大气层内滑行，还准备有减速制动伞，在降落滑跑过程中当速度减慢到50千米/小时时自动弹出，使航天飞机在较短距离内停下来。
“暴风雪”号首航成功，标志着前苏联航天活动跨入一个新的阶段，为建立更加完善的天地往返运输系统铺平了道路。原计划一年后进行载人飞行，但由于机上系统的安全可靠性尚未得到充分保证，加之其后政治和经济等方面的原因，载人飞行的时间便推迟了。
航天飞机与宇宙飞船的区别
航天飞机与宇宙飞船，二者最主要的区别是用途不同：航天飞机是运载火箭的升级产品，用途是将地面物体送至地球轨道，也就是说，航天飞机往返于地面与地球轨道之间；而宇宙飞船则是在外太空之间飞行使用的，比如从地球飞往比邻星……由于用途的不同，它们的结构、工作方式、外形也有很大不同。航天飞机最需要的是脱离地球引力，因此它有自己的动力系统和巨大的外挂燃料箱，为了减少空气阻力并在降落时充分利用空气动力，航天飞机有着非常漂亮的气动外形。宇宙飞船也有动力系统，但现阶段的动力源主要是太阳能电池，因此不需要外接动力源，而且宇宙飞船是在外太空飞行，外形没特殊要求，因此看起来比较丑。大家在科幻小说尤其卡通片中看到的那种通用的宇宙飞船，估计在短期内难以被制造。
美国航天飞机大事记
自从1981年美国首架航天飞机发射以来，航天飞机发射已成为美国载人航天事业的一道独特“风景线”。下面是曾引起新闻轰动的历史瞬间：
1981年4月12日，第一架实用航天飞机“哥伦比亚”号首次升空，2天的飞行主要验证其安全发射和降落的能力，这开创了人类航天的一个新时代。
1983年8月30日，“挑战者”号航天飞机首次实现黑夜发射，6天后又在黑夜降落，宇航员队伍中的布拉福德是第一位“登天”的黑人。
1984年2月3日，“挑战者”号再次发射，在7天的飞行任务中宇航员首次进行了不系带的太空行走，此后宇航员“太空漫步”成为航天飞机任务中经常出现的画面。
1984年10月5日，又是“挑战者”号首次搭载了7名宇航员升空，其中女宇航员凯瑟琳·苏利文成为第一位太空行走的女性，从此航天飞机经常运送7名宇航员。
1986年1月28日，“挑战者”号在升空73秒后爆炸，7名宇航员全部罹难，此后美航空航天局暂停了航天飞机发射任务。
1988年9月28日，“发现”号在航天飞机任务中止32个月后升空，5名宇航员释放了一颗卫星，并完成了几项科学实验，这标志着航天飞机项目再次走上正轨。
1990年4月24日，“发现”号航天飞机将“哈勃”太空望远镜送上轨道，人类有了观察遥远宇宙的“火眼金睛”。
1992年9月12日，“奋进”号升空，这架航天飞机成为宇航员马克·李和简·戴维斯的“婚礼特快”，这2位宇航员是第一对在太空缔结良缘的夫妇。
1995年6月27日，“亚特兰蒂斯”号发射，它实现了航天飞机和俄罗斯的“和平”号轨道空间站首次对接，美国和俄罗斯宇航员在外太空互相“串门”，新闻评论说“冷战”已在地球之外结束。
1996年11月19日，“哥伦比亚”号发射，共飞423小时53分钟，创造了航天飞机停留外太空时间最长的纪录。
1998年10月29日，“发现”号搭载着77岁的参议员约翰·格伦起飞。格伦是曾搭乘“水星”飞船升空的美国首名宇航员，这次他又成为最高龄的“太空人”。
1999年7月23日，“哥伦比亚”号发射，这次指挥它的是艾琳·柯林斯，标志着女性首次成为航天飞机的机长。
2003年2月1日，“哥伦比亚”号在返回地面过程中于空中解体，7名宇航员全部罹难。
2005年8月9日，美国“发现”号航天飞机在美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地安全降落，结束了长达14天的太空之旅。这是自“哥伦比亚”号航天飞机失事后，美国航天飞机首次顺利地重返太空，并且平安回家。
2006年17日，“发现”号航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功着陆。此次“发现”号顺利完成国际空间站维修和建设任务，并为国际空间站送去1名宇航员。
2009年，美国东部时间5月11日下午2时左右，美国“阿特兰蒂斯”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，机上7名宇航员将对哈勃太空望远镜进行最后一次维护。美国西部时间24日8时39分，“亚特兰蒂斯”号航天飞机载着7名宇航员安全降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地，圆满完成了对哈勃太空望远镜最后一次维护的飞行任务。
2009年7月15日（北京时间16日6时3分），美国“奋进”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心成功升空，启程前往国际空间站日本舱安装最后一个组件。
2009年8月，美国东部时间28日23时59分（北京时间29日11时59分），美国“发现”号航天飞机搭载7名宇航员，从肯尼迪航天中心发射升空前往国际空间站，运送数吨的补给和设备。此前，“发现”号的发射已3次被延迟。25日因为天气状况推迟，随后于26和28日两度推迟，主要原因是装有液体氢的燃料箱阀门出现问题。
2009年9月，美国东部时间11日晚间7时47分（北京时间12日上午7时47分），“发现”号开始点火进行变轨，于当天晚间8时53分（北京时间12日上午8时53分）在爱德华兹空军基地安全着陆。
未来航天飞机大猜想
未来的航天飞机将是什么样子，人们已设想出了它的大致蓝图。
这种飞机不再需要火箭助推了，它可以从世界上任何一个较大的机场起飞，然后加速至音速的许多倍，在大气层外飞行，然后穿过大气层降落。因为用火箭助推器的航天飞机，使用起来很不方便，世界上只有很少的地方有大型火箭发射场，更谈不上将这种飞机用于民航载客运货了。
幻想未来的航天飞机除了“三角快帆”的垂直发射和母船式发射器的构想外，美国科学家还提出三种可供重复使用的发射器方案：一是带翼单级入轨火箭。从发射坪上垂直起飞，然后滑回跑道着陆。这种选择方案带来短而大的机翼和起落架的额外负荷，而不是德尔塔“三角快帆”火箭所需要的以减速使尾部先着陆的额外燃料。二是吸气式单级入轨火箭。它在以跑道为基础的入轨飞行后，使用一个小火箭。这种X—30国家空天飞机方案寻求开发一种飞行器，它使用的冲压式喷气发动机和超音速冲压式喷气发动机燃烧氢和空气的混合气体，从而无需携带大量液氧。三是垂直发射，跑道着陆，无翼宇宙飞行和高空飞行两用机。致力于这种飞行器研究的洛克希德公司称它为航空弹道火箭。它的尾部可容纳几个矩形火箭推进器。这些方式可大大减少航天器的发射成本。
美国人为了保持领先地位，首先开始了新的计划。这个计划有一个很怪的名字“铜谷”，这种新式飞机不再叫航天飞机了，而叫国家空天飞机。它以氢作燃料，由人驾驶从地球的机场上起飞，加速到大大超过音速的速度，在大气层外绕地球飞行；如果用它来做客机，便给它一个更妙的名字“东方快车”。乘坐这种飞机旅行，从美国的首都华盛顿到中国的首都北京只需2个小时。坐着它，一天可以绕地球好几圈。
这种飞机以氢作燃料，让它与空气混合燃烧，以推动飞机前进。到目前为止，氢是世界上能够找到的最好的燃料。它燃烧后产生水蒸气，不破坏地球的环境。缺点是体积太大，用它作燃料，要占用飞机上的许多空间。不过科学家想出了一种办法，不但使气体状态的氢冷冻到了液态，而且将液态冷冻成了固态，空天飞机就可用一半的液态氢与一半的固态氢混合在一起做燃料了，他们给这种燃料取了一个名字叫氢浆。
目前，美国人正在进行空天飞机的研制，初步计划，1993年作第一次试验飞行，如果能成功的话，人们环绕地球的旅行便会变得十分方便。
在美国大力发展空天飞机的同时，西方先进的工业国家也开始发展自己的空天飞机计划。
欧洲空间局计划制造一种叫“赫尔墨斯”的空天飞机。这种飞机只有15米长，能把3名乘员和约2吨重的东西送入太空，绕地球飞行，准备1998年开始正式载人飞行。
德国的空天飞机很有特点，用“桑格尔”命名，以纪念杰出的航天先驱桑格尔。它分成两级，货机载于有人驾驶的母机上，由母机背上起飞送上太空，货机无人驾驶，可以将1.4吨重的东西送入太空。
英国人的计划与美国人的类似，他们准备制造一架“霍托尔”空天飞机，能水平起飞和降落，使用液氢和液氧作燃料，能够将11吨的货物运上太空。
日本的航天技术起步较晚，他们的方案也要落后一些，仍用火箭发射航天飞机上天，不过是将航天飞机装在火箭的头部发射的。
水平起降的空天飞机对人类有极大的吸引力，同时它的技术难度也非常大。比如，它的发动机与目前世界上任何发动机都不同，制造难度最大，因为当飞机以音速的十几倍速度飞行时，常常会使发动机熄火。由于空天飞机的速度达到了十几倍音速，地面上的一些实验设备无法胜任实验任务。目前，美国人主要是利用世界上最快的计算机进行设计和计算，这种计算机可以每秒做数学计算10亿次，尽管如此，仍嫌计算机速度不够快。
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