航天飛機，又稱為太空梭或太空穿梭機，是可重複使用的、往返於太空和地麵之間的航天器，結合了飛機與航天器的性質。它既能代表運載火箭把人造衛星等航天器送入太空，也能像載人飛船那樣在軌道上運行，還能像飛機那樣在大氣層中滑翔著陸。航天飛機為人類自由進出太空提供了很好的條件，它大大降低了航天活動的費用，是航天史上的一個重要裏程碑。作為一種可重複使用的天地往返運輸器，航天飛機是現代火箭、飛機、飛船三者結合的產物。它能像火箭一樣垂直起飛，像飛船一樣繞地球飛行，像飛機一樣水平著陸。航天飛機是人類有史以來建造的最複雜的機器，強大的運載能力使其成為獨一無二的航天器。正是在航天飛機強大運載能力的支持下，人類才有可能一步步修建國際空間站，為人類登陸月球、奔向火星乃至更廣闊的宇宙空間鋪平了道路。
航天飛機的組成部分
航天飛機是一種垂直起飛、水平降落的載人航天器。它以火箭發動機為動力發射到太空，能在軌道上運行，且可以往返於地球表麵和近地軌道之間。它由軌道器、固體燃料助推火箭和外儲箱三大部分組成。
1.外部燃料箱
外表為鐵鏽顏色，主要由前部液氧箱、後部液氫箱以及連接前後兩箱的箱間段組成。外部燃料箱負責為航天飛機的3台主發動機提供燃料。外部燃料箱是航天飛機三大模塊中唯一不能重複使用的部分，發射後約8.5分鍾燃料耗盡，外部燃料箱便墜入到大洋中。
2.一對固體火箭助推器
這對火箭助推器中裝有助推燃料，平行安裝在外部燃料箱的兩側，為航天飛機垂直起飛和飛出大氣層進入軌道提供額外推力。在發射後的前兩分鍾內，與航天飛機的主發動機一同工作，到達一定高度後，與航天飛機分離，前錐段裏降落傘係統啟動，使其降落在大西洋上，可回收重複使用。
3.軌道器
即航天飛機本身，它是整個係統的核心部分。軌道器是整個係統中唯一可以載人的、真正在地球軌道上飛行的部件，它很像一架大型的三角翼飛機。它的全長37.24米，起落架放下時高17.27米，三角形後掠機翼的最大翼展23.97米，不帶有效載荷時重量68噸，飛行結束後，攜帶有效載荷著陸的軌道器重量可達87噸。它所經曆的飛行過程及其環境比現代飛機要惡劣得多，它既要有適於在大氣層中作高超音速、超音速、亞音速和水平著陸的氣動外形，又要有承受載入大氣層時高溫氣動加熱的防熱係統。因此，它是整個航天飛機係統中設計最困難、結構最複雜、遇到問題最多的部分。
航天飛機大顯身手
航天飛機一登上宇宙航行的舞台便大顯身手。在航天領域扮演著越來越重要的角色，它能執行各種各樣的任務。
1.施放衛星
航天飛機可以將載人的和不載人的有效載荷送入地球環形軌道。航天飛機軌道級的貨艙可以放置一顆巨型衛星，或者5~8顆小衛星，如資源衛星、導航衛星、氣象衛星、通信衛星等。從航天飛機上發放衛星極其簡單。飛機飛入預定軌道後，駕駛員將飛機調整到合適高度、姿態，按動按鈕，衛星便被彈出貨艙，進入軌道。
1981年11月11日，美國“哥倫比亞號”航天飛機進行第一次商業飛行任務，施放兩顆通訊衛星：美國的SBS-3和加拿大的安尼克-C。1983年4月20日，美國的“挑戰者號”航天飛機一次施放了三顆衛星。這不僅簡化了衛星的發射過程，也大大降低了發射成本，提高了發射精度。
2.回收、檢修航天器
如果太空中的衛星上某個部件或某一係統發生故障，將使整個衛星失效，被白白遺棄，造成很大浪費。航天飛機出現後，這一問題便得到解決。
航天飛機可以調整自己的飛行軌道、速度、姿態，與發生故障的衛星交會，用機械手將衛星回收到艙內進行檢修，然後再將衛星重新送入軌道，也可以將衛星帶回地麵修理。
由於航天飛機這一特殊功能，使人造衛星的設計思想發生了變化。原來，是按每次具體任務的要求對每個衛星進行單獨設計，研製費用極高。現在提出了“多重任務組件式”的設計思想，這是一種積木式、多層複用的辦法。在標準的機架上，有標準化的姿態控製、數據處理、電源、通信等每個衛星必備的共用係統，另外有許多標準接口，根據每次任務的需求接上不同的設備，完成任務後航天飛機將其收回，更換下一回任務所需要的設備，再送入軌道，成為一顆新的衛星。
1980年2月14日，美國發射的太陽能峰年測控器，便是這種新式衛星。這顆價值7700萬美元的衛星上天9個月後姿態控製係統便失靈了，飛行高度在慢慢下降，美國便發射了航天飛機去營救這顆衛星。航天飛機先飛近這顆衛星，然後用機械手將它收回機艙，更換損壞部件後，重新將衛星放回軌道，這顆衛星又複活了。