最初，美国设想可多次重复使用的航天飞机可以节约花费，但结果全然不同，每架飞机的研制费用非常高，而且每次发射费用竟达1亿多美元，因此至今只做了6架航天飞机：“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号、“奋进”号以及只用于测试的“企业”号。2011年2月24日，“发现”号航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心发射升空，前往国际空间站，这是服役近27年的“发现”号最后一次执行飞行任务，航天飞机的辉煌时代也将宣告结束。
能够重复使用的航天飞机
自第一颗人造卫星发射后，苏、美等发达国家的航天事业如雨后春笋般地发展起来，收益越来越显著，发射越来越频繁。但发射这些航天器所用的运载火箭十分昂贵，而且不可回收，巨大的耗资严重限制了航天事业的发展。因此，研制一种可重复使用的运输系统，以降低航天费用，成为继续发展航天事业的迫切需要。
航天飞机的辉煌时代早在20世纪30年代初，维也纳人赫费特、瓦里尔和桑格尔等曾提出用火箭发动机作动力装置的飞机，试图使用这种火箭在高空进行高速飞行，并形成以这种飞机进行空间飞行的设计思想。这也可以看做是航天飞机的早期设计思想萌芽。
这种火箭飞机不仅要飞离地球，而且还要能返回地面，并可以重复使用。虽然这是一种更经济、更全面的设想，但由于当时技术条件的限制，根本无法实现的。不过，发展一种可重复使用的火箭飞机来飞向宇宙空间的思想却从来没有被抛弃过，研究工作也从未间断。
第二次世界大战前夕，一些国家出于军事上的需要，许多设计师为了使飞机达到更大的高度和速度，曾尝试用火箭发动机作为飞机的动力装置。例如，1939年德国工程师冯·布劳恩利用以过氧化氢和甲醇作推进剂的火箭发动机，研制了HE-178型火箭飞机，时速曾达到850千米；前苏联也曾于1939年设计过RP-318型火箭滑翔飞机。这类有人驾驶的火箭飞机的设计，对于发展可重复使用的载人空间运输系统都可以看作是一种有益的尝试和促进。
二战期间，德国曾计划给V-2火箭配置机翼，以制成一种自动控制的A-9型火箭飞机。另外，还设计了A-10型两级火箭飞机。其第一级就是带机翼的A-9型火箭飞机，它可以使第二级火箭达到35分钟内飞行4000多千米的速度。在这两项设计尚未实现时，战争就结束了。有关的研制人员先后到了美国和前苏联，著名的火箭设计师冯·布劳恩则到了美国。
二战结束后，论述有关可重复使用火箭飞机的设计思想更加活跃，参加的科学家和工程师也越来越多。
1946～1947年间，由美国贝尔公司设计的X-1型火箭飞机进行首次超音速飞行。
1947年，美国曾报道过一种往返月球的两级可回收的空间运输系统。
1952年，在美国的德国科学家冯·布劳恩全面论述了大型重复使用的助推器的概念。1954年美国空军正式开始资助这项研究并取名为“保米计划”。1957年在上述研究的基础上又形成了一个“轨道再入滑翔机”的计划，即所谓的“戴纳—索尔计划”，它的目的就是用火箭助推剂将滑翔机送到大气层以上，返回时利用滑翔无动力着陆。
实际上，这已体现了航天飞机的一些设计思想，但为当时技术力量所限，这些设计思想根本无法实现。
进入20世纪60年代，欧洲许多国家对发展航天飞机产生了浓厚兴趣，并希望与美国合作，但此时美国正全力以赴地开展登月计划，无暇旁顾，失去财力和技术支持的航天飞机研究只能陷入停滞。直到1972年美国才正式启动航天飞机计划，经过对方案的论证及研制经费、技术能力和时间的权衡后，最终选择了一个两极式、部分可重复使用的航天飞机的折中方案，并将其作为70年代美国航天计划的重点。
20世纪70、80年代，前苏联、法国和日本等国也相继开始研制航天飞机，但由于技术和资金等原因，至今只有美国成功建造了航天飞机并实际执行了太空任务。
航天飞机是以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可以部分重复使用的航天器。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外贮箱三大部分组成。一架航天飞机轨道器背驭了一只巨大的、一次性使用的外贮箱，在外贮箱的两侧各有一只固体助推器。除了外贮箱不能回收外，其他主要部件都能回收和重复使用。
轨道器就是人们所称的航天飞机，外形与普通飞机非常相似。它是最复杂的部分，由洛克韦尔公司承包。轨道器长27.21米，翼展23.79米，机高17.39米，它的中部有一个长18.3米、直径4.6米的载荷舱。在轨道上，载荷舱门从中间向两侧张开，载荷由此发射，或在此进行回收、修理卫星以及科学实验等工作。它最多可载7名宇航员，最长飞行时间30天。
轨道器装有各种仪器设备，单是推力大小不等的发动机就有49台，其中三台是尾部安装的可调推力主发动机，每台推力2058千牛，可重复使用50次。其他小型发动机用于轨道和姿态调整，分布于轨道器四周。轨道器上装有23种天线，5台计算机，各种控制、通信、导航和操纵系统。与宇宙飞船防热层不同，轨道器周围采用可重复使用的防热瓦，在面积为1100平方米的表面共安装了24000块防热瓦，重7吨，最高可承受1650℃的高温。
外贮箱是航天飞机系统最大的部件，也是唯一不可回收的部件。它长47.1米，直径8.38米，空载质量34.6吨，可加装液氢液氧推进剂700吨，它由马丁公司承包。
两枚固体助推器由锡奥科尔公司承包。它们长45.5米，直径3.7米，质量584.7吨，单台最大推力1.29万千牛。为方便推进剂加注、清洗，助推器由11段连接而成，可分解和组装。对接处接口用卡口方式连接，四周用螺栓固定，并用两只“O”型密封圈密封。密封圈直径0.71厘米。
组装在一起的航天飞机总长56.14米，起飞质量2040吨，起飞推力34562千牛，最大着陆质量104.33吨，近地轨道运载能力29.5吨，极轨道运载能力13.1吨，横向机动距离为2035千米。从轨道上返回时，可带回载荷质量14.5吨。
为了实现“普通人也能坐航天飞机”的设想，航天飞机在起飞过程中的最大过载限制在3倍重力以下，在返回时过载限制在1.5倍重力以内。航天飞机在研制过程中，解决了一系列高难度的技术问题，包括研制可重复使用的高性能液氢液氧发动机、大推力可重复使用的固体助推器、可重复使用的航天飞机防热瓦等。
1976年9月17日，第一架供试验用的航天飞机轨道器“企业”号交付。它经历了几年的各种试验。1979年3月24日，首架用于轨道飞行的“哥伦比亚”号完成了装配，并空运到肯尼迪航天中心。
1981年4月12日，美国东部标准时间上午7点03.98秒，世界上第一架实用的航天飞机“哥伦比亚”号从肯尼迪空间中心的39A发射台上起飞，在三台主发动机和两台助推发动机高达340万千克的推力下，轨道器稳稳地进入241.3千米高的圆形轨道。担任轨道飞行任务的是约翰·杨和罗伯特·克里平，主要目的是验证轨道器轨道飞行能力、稳定与操纵特性、再入与着陆特性，同时还试验入轨后货舱门的开闭特性以及机上惯性基准的建立。“哥伦比亚”号绕地球飞行了36圈后，于14日安全返回大气层，并着陆成功。
美国航天飞机经过试验和投入使用后，证明了它在技术上是成功的，能够执行以往航天器和火箭不能完成的任务，如回收、修理卫星、在轨发射卫星，实现了部分可重复使用等。
这次的首发成功，标志着人类载人航天进入了一个新纪元。
知识点滑翔机
滑翔机是一种没有动力的装置，重于空气的固定翼航空器。它可以由飞机拖曳起飞，也可用绞盘车或汽车牵引起飞，更初级的还可从高处的斜坡上下滑到空中。在无风情况下，滑翔机在下滑飞行中依靠自身重力的分量获得前进动力，这种损失高度的无动力下滑飞行称滑翔。在上升气流中，滑翔机可像老鹰展翅那样平飞或升高，通常称为翱翔。滑翔和翱翔是滑翔机的基本飞行方式。
美国首艘航天飞机的升空
美国的第一艘航天飞机是“哥伦比亚”号，1981年4月12日首次发射。截止到2003年1月16日，“哥伦比亚”号共飞行了28次。
它的名称来自一位美国船长罗伯特·格雷的单桅帆船。1792年5月11日，格雷和他的船员穿过了河口宽达1000英里的危险沙洲，到达了今天的东南哥伦比亚、加拿大和华盛顿—俄勒冈的边界，这条河流从此便以此船命名。格雷是第一个完成环球航行的美国人，他和他的船员驾驶着“哥伦比亚”号并满载着水獭皮到达了法国、中国，然后回到波士顿。后来又有其他的船使用这个名字，所以“哥伦比亚”号这个名字传播开来，以至于“阿波罗11”号飞船登月计划中的指令舱也被命名为“哥伦比亚”。
“哥伦比亚”号长约56米，高约23米，相当于7层楼房高，起飞重量约2200余吨。它包括3个部分：航天飞机本身，两个固体燃料助推火箭和一个机外燃烧舱。
发射台上的“哥伦比亚”号航天飞机航天飞机分为3段：前段是乘员舱，可乘坐4～7人，紧急情况下可容纳10人；中段是有效载荷舱，用以装载人造卫星及各种科学实验仪器设备，最大载荷30吨，由于装置了遥控操纵臂，可在空间装卸货物；后段装有3台液体燃料主发动机，总起飞推力为510吨，此外，还装有两台机动发动机和制动控制系统等。航天飞机在离地面800千米的高空进入轨道，能连续运行7～30天。在完成任务后，它能经受住重返大气层时与空气摩擦产生的高温，靠机翼滑翔降落在约5千米长的跑道上。一般经过两周的检查、维修后它又可以重返宇宙。
两个固体燃料助推火箭，分挂在航天飞机的两侧机翼下，这两个火箭在回收后通常可重复使用20次以上。
机外燃料舱安装在航天飞机主体的腹部，是个巨大的铝合金壳体，装满燃料后重75.6458万千克。它实际上有前后两个燃料箱，一个能贮放150万升液态氢，另一个内装54万升液态氧。它们通过5根管子向航天飞机的主发动机提供燃料。
航天飞机的飞行过程可分为3个阶段，即发射上升，轨道飞行和返回地球。航天飞机发射时和火箭发射一样，在发射台上垂直起飞。此时航天飞机本身的3台主发动机和两个助推火箭几乎同时点火，总推力达3140吨。当它上升到50千米高空时，助推火箭熄火，并同航天飞机脱离，利用降落伞溅落在离发射场数百千米的海洋洋面上，由舰只回收。在快要进入绕地轨道运行时，主发动机熄火，机外燃料舱被抛弃、焚毁。此后依靠两台机动发动机使航天飞机进入绕地轨道运行。
轨道飞行不需要动力。当航天飞机昼夜不息地绕地球运行时，宇航员们便可以根据预定目标从事各项科学实验或其他活动。
当航天飞机需要返回地球时，只要重新点燃机动发动机，制动减速，使航天飞机脱离绕地轨道，就能重新进入大气层。当它通过大气摩擦阻力减速后，便和普通滑翔机一样，依靠机翼完成最后的滑翔飞行。当然它所需要的机场着陆跑道比普通飞机的要长得多，因为它的着陆速度是341～364千米/时。
由于航天飞机在发射和返回时的速度比火箭要低得多，这就大大放宽了对宇航员的要求，使普通的健康人都可以参加太空飞行，这就为科学工作者直接进入空间从事科学研究创造了条件。
为了保证宇航员有较舒适的生活和工作环境，航天飞机的设计师们作了很大努力。机舱包括3部分：上舱为驾驶舱；中舱为生活间，有寝室、浴室、厕所、厨房等生活设施；下舱是贮藏室。此外还有密封舱、空间实验室等。驾驶舱与一般喷气飞机的驾驶舱相似，左右各有两个驾驶员座椅，另外还设有两个机组成员的座椅。在正式执行飞行任务时，驾驶舱可坐4人。驾驶员的前方、上方是各类仪表、指示盘和操纵器。在航天飞机里，宇航员不用再穿不便于活动的宇航服，寝室的卧具使用的是睡袋，睡觉时另用眼罩和耳塞。厨房内有冷热水管、橱柜、烤炉和垃圾箱等。食品贮藏箱最多可贮藏7个人飞行30天所需的食品。吃饭已经可以不用像挤牙膏那样把食物送到嘴里，而能用刀和叉，可食用厨房里做出来的比较可口的饭菜。此外还有经过稳定化处理的冷冻干燥的食品可供食用。
“哥伦比亚”号航天飞机的第一次载人试验飞行是在1981年4月12日开始的。当官方正式公布“哥伦比亚”号处女航日期后，全世界都开始热切关注。报名前来采访的文字和摄影记者及技术人员约4000人，其中有400多名外国记者。有些记者是头天晚上，甚至数天前就用汽车拖着活动房子来到这里，以选择“最佳地形”。在佛罗里达州卡纳维拉尔角沿海几十千米内，观看发射的美国和外国游客近100万人，其热闹程度可与“阿波罗”11登月飞行媲美。这天天气晴朗，风和日丽，风速、云层、能见度都符合要求。所有观看发射的人都全神贯注地盯着39A发射台上的“哥伦比亚”号，盼着它腾飞上天。
参加处女航的是50岁的指令长约翰·杨和43岁的驾驶员罗伯特·克里平。这两名宇航员都有12000小时以上的飞行经验。为了这次处女航，他们自1978年1月份起，就进行了每周25小时的刻苦训练。单模拟驾驶舱练习就进行了1200多小时训练，训练内容还包括“万一3台发动机中的两台失灵该怎么办”这类应急措施。
“哥伦比亚”号首航于1981年4月12日美国东部标准时间7时整发射成功。“哥伦比亚”号绕地球飞行了36圈后，于14日安全返回大气层，并着陆成功。随后，被安置在一架波音－747大型喷气客机背上，运回肯尼迪角维修，以备下次使用。据航空航天局官员宣布，“哥伦比亚”号的首航“情况异常好”。“哥伦比亚”号首航成功，使美国举国上下大为振奋。
5月19日，里根总统在白宫隆重欢迎约翰·杨和罗伯特·克里平，为他们授勋，接着又在玫瑰园搭起的一个帐篷里请他们和他们的夫人一起共进午餐。这些都表明，美国费了近10年时间，花了近100亿美元研制成功的航天飞机，使美国的载人宇航事业发展到了一个新的水平，它在国内受到普遍好评和重视。
1981年11月12日当地时间上午10时10分，世界上第一个可重复使用的宇宙飞行器“哥伦比亚”号航天飞机，在佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心发射上天。“哥伦比亚”号第二次试飞的宇航员是49岁的约瑟夫·恩格尔和43岁的理查德·特鲁利。按原计划，宇航员将飞行5天4小时，绕地球83圈，可是当飞机上天进入轨道绕地仅3圈后，宇航员即发现一号燃料电池温度过高，功能失常，于是，休斯敦地面控制中心不得不命令他们启用备用电池。
1965年以来，美国载人宇宙飞行都使用这种电池，一般每次仅使用其中的一个即可，从未发生过故障。由于这种电池在飞机返航降落时还将供应返航发电机用电，地面控制中心担心如果继续按原计划运行，一旦备用电池再出毛病，宇航员将被困在太空无法返回，于是命令恩格尔和特鲁利提前返航。11月14日当地时间下午1时23分，两位宇航员在空间飞行36圈后平安归来。
虽然这次飞行提前返回，但90%的原定实验项目均完成了。它的再次成功飞行表明，航天飞机作为可重复使用的宇航工具是可行的。因此，美国航空航天局又决定定制另外3架航天飞机，即“挑战者”号、“发现”号和“阿特兰蒂斯”号，并相继投入使用。
“哥伦比亚”号航天飞机的最后一次飞行是在2003年2月1日。“哥伦比亚”在代号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，不久后被发现在德克萨斯州上空爆炸解体，机上7名太空人全数罹难。这是继1986年“挑战者”号爆炸后，美国发生的第二次航天飞机失事事件。
事故发生后，“哥伦比亚”号航天飞机事故独立调查小组公布了关于航天飞机失事原因的最终报告。报告指出，美国国家航空航天局长期以来在安全问题上的放松和疏忽导致了这起悲剧的发生。
为了避免事故的再次发生，美国航空航天局对航天飞机进行了改进，其内容包括：重新设计附着在航天飞机外部燃料贮箱上的泡沫防热瓦；调整航天飞机防热系统；改进航天飞机在发射时的地面拍摄和雷达探测范围；在航天飞机上安装多台摄像机，以便补充拍摄发射图片；研究改变航天飞机返回时的轨道，尽可能使机翼前缘和隔热瓦的加热温度降到最低。
2006年7月，美国航天飞机再次恢复飞行。
知识点固体火箭燃料
大、中、小型火箭的燃料有很大的不同，小型火箭的燃料就是火药，有单基、双基、三基等等。单基只有一种成分，无烟火药，黑色火药都可以；双基是无烟火药加硝化甘油；三基有三种主要成分，无烟火药加硝化甘油和高能炸药。大型的火箭燃料基本上是用橡胶：聚硫橡胶（美国第一代固体火箭用），聚氨酯（现役固体火箭常用）。氧化剂基本上用高氯酸盐或者高氯酸铵（后者就是无烟火箭），还可以用硝酸铵。橡胶容易成型，可以做成大直径的箭体。
震惊世界的“挑战者”号失事事件
“挑战者”号航天飞机是肯尼迪航天中心发射的第二架航天飞机，其名字来源于英国海军的一艘研究船。19世纪70年代，该船曾在大西洋和太平洋中航行过。“阿波罗”17号的登月舱也曾被命名为“挑战者”。
“挑战者”号在结构、材料和设备方面都在“哥伦比亚”号的基础上作了改进。它的尾翼、起落架舱门等改用了轻型蜂窝材料，机外燃料舱和固体燃料助推火箭用的钢板也比较薄，并取消了一些支83架结构，因此总重量比“哥伦比亚”号航天飞机轻4500千克，这样它的运货能力就相应提高了。
“挑战者”号航天飞机座舱内的弹射座椅被拆除，换上了4个乘员组的座椅，进行这项改进的目的是想使座舱更宽敞一些。此外，“挑战者”号航天飞机对机身外粘贴的硅瓦也作了改进，提高了抵御高温的能力，增强了黏着力。
“挑战者”号航天飞机开发初期原本是作为高拟真结构测试体，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，并于1983年4月4日在39A发射台正式进行首航任务。
“挑战者”号航天飞机的首航与“哥伦比亚”号首航不同，它除了对自身飞行能力进行试验外，还直接带有任务。其中最主要的是把一颗2.5吨重的“跟踪和数据中继卫星”送入空间轨道。美国国家航空航天局将以这个卫星作为中继站，保持地面、航天飞机以及在空间轨道运行的26个有效载荷卫星之间的通讯联络。
“挑战者”号的第二项任务是让两名宇航员在空间“行走”，以试验新的宇航服的效用，以及为将来宇航员在轨道回收或修复人造卫星积累经验。实现空间“行走”的两名宇航员分别是47岁的马斯格雷夫和49岁的彼得森。马斯格雷夫首先飘入真空，接着彼得森也跟出去了。先是飞机上密封舱与货舱之间的气闸室的圆门缓缓打开，货舱里很空，一根18米长的缆绳自货舱的一端通到另一端，两人都把自己宇航服上拴着的保险绳的一端，系在缆绳上。这根保险绳长15米，既可以保证他们在宇宙空间自由“行走”，又可以避免他们“飘”离货舱。当货舱舱门大开的时候，他俩在失重、真空的货舱内穿着宇航服来回走动，伸臂屈腿，飘飞蹦跳，并打开工具箱，取出各种特制工具，以试验穿着宇航服是否灵活，能否从事操作。由于“行走”情况良好，他们“行走”了4小时。
“挑战者”号航天飞机的再一个试验项目是把一批植物种子带上天去。这是乔治·帕克公司负责人向国家航空航天局付了3000美元购买的试验权利。乔治·帕克的商业头脑使他对未来的空间站和空间城产生了浓厚的兴趣。他相信当人类带着文明到空间城去定居时，也必须要带去种子，这就会给他的事业带来利润。
帕克的实验种子共有46个品种，他把这些种子分成4份。一份种在南卡罗来纳州，一份种在卡纳维拉尔角。另两份13.3千克重的种子装在特制的罐内，带到宇宙，但它们的包装情况不同，其中一份装在简易的涤纶袋里，让种子接触真空、温度变化和宇宙辐射，另一份种子置在密闭的袋子里。当这两份“上过天”的种子返回地面后，将由研究人员把它们种在实验园地里。这4批种子的发芽、生长情况，将向帕克提供有实用价值的数据。
再一项试验是由宇航员马斯格雷夫医生做的实验。很早以来，人们就对在宇宙这个真空失重的自然环境中从事商品生产发生了浓厚的兴趣。马斯格雷夫进行的就是生产极纯药物的试验。另一项在医学上得到应用的实验是制造微小精致的乳胶球，用于对癌症的研究。这些试验的最终目的是要在太空建立工厂，实现太空的商业化利用。
在这次航天飞行中，还进行了一项在宇宙空间试制雪的结晶的试验。日本费时8个月研制了“人工雪宇宙实验装置”，于1982年11月3日运到肯尼迪航天中心。但直到“挑战者”号航天飞机结束首航任务时，这个装置始终没有产生雪花结晶。此外，“挑战者”号也还带有一些其他试验项目。
1984年4月9日，运行5天，绕地80圈，飞了330万千米的“挑战者”号航天飞机，于当地时间下午1点54分降落在爱德华兹空军基地的第22号跑道上。
“挑战者”号航天飞机发生爆炸1986年1月28日，在美国佛罗里达州卡纳维拉尔角宇航中心，“挑战者”号航天飞机安静地竖立在39B发射台上，等着两枚固体燃料助推火箭帮助它克服地心引力，去遨游太空。按照飞行计划，它将把一个通讯卫星和全套观察哈雷彗星的仪器送入轨道。
这时美国已经拥有4架航天飞机了。它们分别是“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号和“阿特兰蒂斯”号（又译“大西洲”号）。“挑战者”号自1983年4月完成处女航之后，已经9次进入宇宙。现在，这架航天飞机将要进行它的第10次航行。
此刻，在“挑战者”号巨大的座舱里，7名机组人员正在进行起飞前的最后一次检查准备工作。他们分别是：46岁的指令长弗朗西斯·斯科比，40岁的驾驶员迈克尔·史密斯，36岁的朱迪思·雷斯尼克（女），35岁的罗纳德·麦克奈尔（黑人），39岁的埃里森·鬼冢（美籍日本人）和41岁的格雷戈里·贾维斯，机组的第七位成员便是举世瞩目的女教师、37岁的克里斯塔·麦克利夫。
当地时间上午11点38分，也即格林尼治时间16点38分，经检查一切正常的“挑战者”号航天飞机正式点火发射。它的尾部拖着熊熊的火柱，以3倍于音速的速度，顺利地从发射架上升起。发射后一分钟，控制中心向指令长斯科比下达命令：“开足马力。”斯科比回答：“是，是，开足马力。”这是“挑战者”号航天飞机上7名机组人员留下的最后一句话。
当航天飞机升到3048米的高空时，“挑战者”号上的无线电联络和遥测系统突然中断，随之一声爆炸，仅仅飞行了73秒钟的航天飞机被一个大火球吞没。接着，许多飞机残骸碎片带着黄白色浓烟，坠入发射地点以东约29千米的大西洋上。溅落持续了将近1小时，以至救援人员无法及时进入出事地点。
美国的航天飞机都没有弹射座椅，为了使座舱显得宽敞舒适些，原先设计的弹射座椅被普通飞行椅取代了。当飞机在发射台上出毛病时，机组人员可以借助救生滑座迅速离开飞机，但是倘若飞机离开发射台升空之后再发生故障，机组人员就走投无路了。巨大的燃料箱里装有200万升高度挥发的液氢和液氧，“挑战者”号的爆炸，犹如一个大弹药库被炸，7名机组人员顷刻间全部丧生，无一幸免。
“挑战者”号的机毁人亡使美国国会议员们大惊失色，正在开会的参众两院，立即宣布休会。举行了默哀仪式后，整个国会的工作人员及议员们都聚集在电视机前，默默地等待着这场悲剧的结局。
事故原因最终查明：起因是助推器两个部件之间的接头破损，喷出的燃气烧穿了助推器的外壳，继而引燃外挂燃料箱。燃料箱裂开后，液氢在空气中剧烈燃烧爆炸。当然，导致这场事故的间接原因也很多，包括技术问题、飞行程序问题、管理问题等等。
尽管出了“挑战者”号爆炸事故，但是航天飞机的出现，仍然是人类载人宇航史上的一个里程碑。
知识点弹射座椅
飞机或载人航天器遇难时依靠座椅下的动力装置将飞行员、航天员弹射出机舱，然后张开降落伞使飞行员安全降落的座椅型救生装置。其工作原理是，靠着座椅的上升力，用座椅顶部将座舱盖击穿，使飞行员和座椅出舱。
由于旧式弹射座椅没有火箭弹射座椅的火箭动力，因此无法在超低空条件下使用，飞行员的生存几率相对较小，早已被淘汰，但由于安装有该类座椅的飞机数量多，并且仍在部分发展中国家服役，因此提及一下，但终会随着新型飞机的装备而淡出历史舞台。虽然目前世界上所有的火箭弹射座椅都具备在零高度零速度（接近静态）的条件下弹射并成功开伞的功能，但飞行员能否安全着地，还受很多因素的影响，例如速度、角度，弹射角度等等，所以说弹射座椅只是一件尽可能保证飞行员生存的工具，并不是绝对安全的逃生设备。
战绩辉煌的“发现”号航天飞机
“发现”号航天飞机是美国建造的第三架航天飞机，于1983年11月建造完成，1984年8月30日首航，将于2010年退役，迄今为止仍在服勤中，负责进行各种科学研究与作为“国际太空站计划”的支援。
“发现”号名字来源于历史上著名的探险船只，一艘是18世纪70年代英国探险家詹姆斯·库克在南太平洋航海探险时所用船只之一，他驾驶着这艘小船在南太平洋航行，成为第一个踏上夏威夷群岛的非土著居民；另一艘是1610～1611年探险家亨利·哈得逊在加拿大哈得逊湾搜寻大西洋和太平洋之间的西北水道时所用船只。“发现”号的名字在人类地理探索史上拥有极重要的地位，并在人类太空探索史中得到延续。
“发现”号的专业名称为“OV-103”，即“轨道飞行器103”。它的机身长37.2米，翼展达23.8米，载货舱长18.3米，横断面直径4.6米。
在历次发射中，“发现”号战绩辉煌，曾将包括“哈勃”太空望远镜在内的20多颗各类卫星及探测器送入太空。1995年，“发现”号又一次上了头条新闻。它在第一位女航天飞机驾驶员柯林斯的操纵下飞过了“和平”号空间站。“发现”号还部署了几颗军事和研究卫星（包括其他国家的卫星）。
2000年10月11日，“发现”号航天飞机在佛罗里达州的肯尼迪航天中心再次发射升空。这次飞行十分引人瞩目，因为这是航天飞机的第100次飞行。
“发现”号航天飞机原定于2000年10月5日升空，但就在即将发射时，美国国家航空航天局地面指挥中心下令将发射推迟24小时。可到了第二天，又有新的问题出现，计划不得不再次被推迟，并决定于10月9日发射。然而，天公不作美，大风天气再次使“发现”号留在了地面。
“发现”号航天飞机第一次推迟发射是因为出现了两个技术故障：一是燃料箱的一个门闩有问题；二是“发现”号航天飞机主推进系统控制燃料流速的一个阀门开启和闭合的速度过慢，工程技术人员怀疑它存在故障，需进入发动机机舱内查看。等到这些问题都解决后，天气问题却又接踵而来，发射继续推迟。在10月10日“发现”号准备发射的前几小时，工作人员对“发现”号进行例行检查时，又发现了一枚10厘米长的别针落入了“发现”号主体与燃料水槽之间。为了消除安全隐患，美国航空航天局决定再次推迟“发现”号的发射时间。尽管“发现”号航天飞机在发射前历经坎坷，但终于在10月11日顺利升空，从而开始了美国航天飞机的第100次飞行。
执行这次飞行任务的“发现”号航天飞机机组成员共有7人，其中包括一名日本航天员和一名美国女航天员。指令长是经验丰富的布莱恩·杜菲，驾驶员是帕姆·梅尔罗，后者是美国太空史上近20年来第三位担任航天飞机驾驶员的女航天员。这次飞行中航天员们不仅将2个新部件安装到位，而且还进行了一次前所未有的演习：模拟抢救在太空作业中受伤的航天员，模拟将殉职的航天员遗体带回航天飞机。
10月15日，“发现”号航天飞机上的2名航天员在机械臂的协助下，成功地实施了本次飞行任务中的首次太空行走。他们不但为“国际空间站”的新组件Z-1桁架接好了动力电缆和数据线，而且重新调整了“发现”号航天飞机上天线的位置，还安装了一个工具箱。然而由于“发现”号航天飞机上的通信天线出现了故障，因此无法将航天员太空行走时的实况传送回地球，地面站所接收到的图像也是一些断断续续的电视信号片断。在这次飞行中，航天员们在太空中行走了4次，总共花费了27小时19分钟。至此，美国近20年的航天飞机飞行史中，航天员在航天飞机外总共进行了54次太空行走。
在这次飞行中，“发现”号的航天员们还为“国际空间站”迎接第一批“常住”居民做了很多的准备工作。
“发现”号原计划于10月22日在佛罗里达州卡纳维拉尔角着陆，飞行控制中心22日也曾两次计划让航天飞机着陆，但因肯尼迪航天中心上空的强风活动，迫使“发现”号航天飞机的着陆时间一再推迟。“发现号”航天飞机在太空滞留2天后，于10月24日在爱德华兹空军基地顺利着陆，结束了为期13天的“国际空间站”之行。
“发现”号航天飞机的此次上天是美国航天飞机20年来的第100次发射，同时也是最艰难的一次。尽管美国并不想就此大做文章，但新闻界还是称此次发射是一次真正的“里程碑”。
知识点第一架退休的航天飞机
美国东部时间2011年3月9日，曾在太空中度过352天，出色担任了搬运工、科学家、外交官等各种角色的“发现”号航天飞机成功返回地球，着陆于佛罗里达州肯尼迪航天中心跑道，结束了自己的职业生涯，成为第一架退休的航天飞机。
“发现”号执行了39次太空飞行任务，13次往返“国际空间站”，绕地球轨道5830圈，累计飞行2.38亿公里，总计搭载180人次前往“国际空间站”。按程序，“发现”号需要花费数月时间进行拆解、去有毒化学物质等一系列复杂的工序。最后，它才能趴在一架波音飞机的“身上”，飞去博物馆。
“阿特兰蒂斯”号：拉开俄美合建空间站的序幕
“阿特兰蒂斯”号是美国制造并投入使用的第四架航天飞机，它的航天专业名称为OV-104，即“轨道飞行器104”。
“阿特兰蒂斯”的名字来源于美国马萨诸塞州伍兹·霍尔海洋学研究所1930～1966年间使用过的一艘重要的双桅帆船。这艘科学考察船是当时第一艘用于海洋科学研究的船只。
“阿特兰蒂斯”号从前任航天飞机中吸取了许多经验教训。在首飞时，它比“哥伦比亚”号轻3240千克。在轨道器组装中获得的经验，使“阿特兰蒂斯”号比“哥伦比亚”号减少了49.5%，这大部分源于在机身前部采用了防热敷层取代陶瓷片。
在建造“阿特兰蒂斯”和“发现”号的过程中，美国国家航空航天局选择不同的承包商生产一套结构备件，以便在出现偶然事件时方便修理。这些备件包括后机身、中机身、前机身、垂尾和方向舵、机翼和升降舵等。后来这些备件被用到了“奋进”号航天飞机上。
“阿特兰蒂斯”被船运到加利福尼亚进行升级和改装，包括加装减速伞、800个防热片以及起落架舱门换装新型绝缘材料等，共计在20个月内完成约165处改进。
采用模块化设计，整个系统包括三大模块：
（1）外部燃料箱
外表为铁锈颜色，主要由前部液氧箱、后部液氢箱以及连接前后两箱的箱间段组成。外部燃料箱负责为航天飞机的3台主发动机提供燃料。外部燃料箱是航天飞机三大模块中唯一不能重复使用的部分，发射后约8.5分钟，燃料耗尽，外部燃料箱便坠入到大洋中。
（2）一对固体火箭助推器
这对火箭助推器中装有助推燃料，平行安装在外部燃料箱的两侧，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层进入轨道提供额外推力。在发射后的头两分钟内，与航天飞机的主发动机一同工作，到达一定高度后，与航天飞机分离，前锥段里降落伞系统启动，使其降落在大西洋上，可回收重复使用。
（3）轨道器
外形像普通飞机一样的轨道器就是人们通常所说的航天飞机，它是整个航天飞机系统的主体，相当于系统的“大脑和心脏”。机体分为机头、机身、机尾3段。机头是乘员密封舱，通常最多只容纳7人。机身是一个大货舱，可以与国际空间站对接，里面还安装有遥控机械臂，用于搬运货物或进行轨道器检查等工作。机尾是3台主发动机。
“阿特兰蒂斯”号于1985年10月3日首次飞行，执行代号STS-51-J的任务，主要酬载来自美国国防部，因此任务内容是国防机密，没有对外公开。
“阿特兰蒂斯”号继承了海洋考察船的探索精神，在之后的飞行中，它完成了多次举世瞩目的飞行任务，其中包括1989年把“伽利略”号木星探测器和“麦哲伦”号金星探测器送入太空，1991年将“康普顿”伽马射线望远镜送入太空。
从1995年开始，“阿特兰蒂斯”号相继执行了7次飞往“和平”号空间站的飞行任务，为此后俄美合作建设“国际空间站”拉开了序幕。
“阿特兰蒂斯”号航天飞机2002年4月8日，“阿特兰蒂斯”号航天飞机升空。它携带了一个类似“横梁”的桁架，桁架长约13米，重达13.5吨。这是“国际至间站”安装的第一个主要外部桁架，也是未来“国际空间站”外部结构的核心组件。该桁架上还附带了价值1.9亿美元的太空“铁轨”及小型轨道车，这“铁轨”主要供未来空间站上的机械臂滑行所用。按计划，“国际空间站”外部还安装其他9个类似构件，它们彼此相连，整个跨度预计将达到110米。19日，在圆满完成对“国际空间站”铺设桁架的“施工”任务后，“阿特兰蒂斯”号航天飞机安全返回肯尼迪航天中心。
2007年6月8日，“阿特兰蒂斯”号航天飞机进行了第28次太空飞行。它为“国际空间站”带来一组新太阳能电池板和17.5吨重的椼梁组件。“阿特兰蒂斯”号航天飞机于美国西部时间6月22日载着7名宇航员安全降落在加利福尼亚州爱德华兹空军基地。
2009年11月16日，“阿特兰蒂斯”号再次发射升空，向空间站运送了重约12.4吨的备件。宇航员们此行进行了3次太空行走，在空间站托架上释放了两个平台，安装了通信天线以及高压氧气罐等，并为未来的太空行走作了准备工作。27日平安降落在佛罗里达州肯尼迪航天中心，结束了为期11天的“国际空间站”之旅。
……
“阿特兰蒂斯”号是美国国家航空航天局现役3架航天飞机之一。美国国家航空航天航天飞机项目经理韦恩·黑尔曾表示，3架航天飞机到2010年将全部退役，而“阿特兰蒂斯”号将首当其冲。
知识点减速伞
减速伞也叫阻力伞，是用来减小飞机着陆时滑跑速度的伞状工具。通常由主伞、引导伞和伞袋等组成，装在飞机尾部的伞舱内。飞机着陆滑跑中，由飞行员操纵打开伞舱门，引导伞首先张开，将伞袋拉出，打开主伞，伞衣被拉出张开后可增大空气阻力，向后拖拽飞机，使之减速，缩短滑跑距离。
最后的航天飞机：“奋进”号
“奋进”号航天飞机是美国国家航空航天局肯尼迪太空中心旗下的第五架实际执行太空飞行任务的航天飞机，也是最新的一架航天飞机。“奋进”号空重68647千克，装发动机后重78088千克。
“奋进”号的名字来源于18世纪英国著名探险家、航海家和天文学家詹姆斯·库克的一艘船。1768年8月，库克为了观察和记录金星经过地球和太阳之间这一稀有现象，驾驶“奋进”号航行到了南太平洋，完成了它的处女航行。据载，“奋进”号的航行是历史上第一次完成长距离远洋航行后，仍无一人因患坏血病而死的航行。库克船长也因善于利用食谱治疗，而赢得了人们的信任。
从某个角度来说，“奋进”号是一艘“拼装”的航天飞机，它是以“发现”号和“阿特兰蒂斯”号的建造合约中一批同时生产的备用结构零件为基础，额外组装出来的，以便填补“挑战者”号意外坠毁后留下来的任务空缺。事实上，因为建造得晚，“奋进”号在建造过程中汲取了许多先前的教训，拥有更多新开发的硬件装备。例如，直径40英尺（1英尺≈0.3米）的减速伞，可缩短着陆滑跑距离1000～2000英尺；扩展续航时间的线路和管道使其具有执行长达28天任务的能力；改进的航空电子仪器包括通用计算机，增强的惯性仪器和战术导航系统、恒星追随系统、改进的前轮操纵系统；还加装了新型辅助动力系统，可用于驱动航天飞机的液压系统。
到1996年4月12日，航天飞机整整使用了15年，5架航天飞机轨道器——“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“阿特兰蒂斯”号和“奋进”号先后共进行了76次飞行。这15年76次飞行中，航天飞机的总航程超过3.85亿千米，绕地球总圈数9366圈，带入轨道的有效载荷超过700个，部署的有效载荷包括通信卫星、小型卫星和星际探测器共54颗，回收并修理卫星9颗，回收并带回地面的卫星12颗，送入轨道的各种载荷质量超过1100吨。作为实验平台，航天飞机多次携带望远镜、雷达、材料加工设备进入太空进行科学研究和技术实验。参加飞行的共432人次，共有210人参加了航天飞机的飞行，舱外活动次数33次，舱外活动总时间为266.5小时31分钟。人们在航天发射、太空科学实验、宇宙探测等方面，取得了巨大成就。
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