它既不是在大氣層內飛行的飛機，也不是像“哥倫比亞”號和“挑戰者”號那樣的航天飛機。它能像普通飛機那樣從機場跑道上起飛（航天飛機隻能依靠火箭垂直起飛），又能以極高的速度穿越大氣層進入浩瀚的宇宙，完成航天任務後再順利返回大氣層，在機場上水平著陸，而且它還能夠重複使用和飛行。
實際上，空天飛機是一種未來新型的在地球和太空之間的往返運輸工具。有了空天飛機，人類在地球軌道上建造永久性居住場所的夢想就可以變成現實。空天飛機可以穿過大氣層進入太空，在太空發射衛星（更確切地說是放置衛星）和回收衛星；在地球與航天站之間往返，向航天站運送人員、裝備和物品，也可運送旅客去遨遊太空。
空天飛機還可以作為大型客機以每小時16萬千米的速度在空中飛行，乘坐空天飛機從美國的華盛頓到中國的北京，大約隻需要2個小時左右。
可以想象，到了那個時候，如果大洋兩岸的科學家們要進行學術討論，他們早上出發，到對方的研究室進行為期幾個小時的討論，下午返回，晚上就可以在自己的實驗室裏進行驗證，多方便啊。
目前，英國正在研製未來的空天飛機，這架航天飛機取名為“霍托爾”。它的運載能力為7～11噸，計劃在20世紀末試飛。目前日本也正在研究一種載重15噸的空天飛機，預計在21世紀初升入太空。
早在1986年，美國的總統裏根就要求美國宇航部門研製一種新型的“東方快車”。其實，“東方快車”就是空天飛機。為此，美國宇航局製定了一個舉世關注的計劃——“美國國家空天飛機計劃”。
為了完成“空天飛機計劃”，美國投資了33億美元。科學家們計劃研製出三架“X-30”空天飛機樣機，其中一架用於地麵試驗，另外兩架用於飛行試驗。“X-30”可以用超過聲速5～15倍的速度在大氣層中飛行，也可以加速到聲速的25倍進入空間軌道飛行。
氫燃料飛機
在環境日益惡化的今天，人們希望能尋找到一種方便、清潔的燃料，於是人們便想到了用氫氣做為燃料，當然航天專家也想到了這點，氫燃料飛機就是在這種背景下問世的。氫燃料飛機是以氫為燃料，既節能、又無大氣汙染的一種新型燃料飛機。
氫燃料飛機的研製並不是現在才提出。早在1956年，美國就曾用一架改型的B-57“堪培拉”轟炸機進行過這方麵的試驗，隻是結果令人不滿意。1988年，前蘇聯把一架三台發動機的客機進行改裝，把三台發動機中的一台更換為燒液氫的NK-88發動機，另兩台仍燒航空煤油，飛機的其他部分也做了相應改動（如增添了液氫燃料箱等）。1988年4月14日，該機進行了首次試飛，獲得成功。可惜的是，因液氫燃料價格太高，試驗未能堅持下去。鑒於天然氣燃料在當時使用已很普遍，前蘇聯的研究人員又把NK-88發動機進行了一番改裝，使它又成為世界上第一架能使用天然氣燃料的飛機，並於1989年1月18日進行了首次試飛。在以後的5年中，又進行了80多次飛行，並多次出現在世界航展上，均引起觀眾和各國航空界人士的關注。但是，自20世紀90年代以來，俄羅斯發生了嚴重的經濟危機，財力的不足使這項已初見成果的有意義的試驗難以維持下去。
俄羅斯在研製氫燃料飛機方麵雄心勃勃，在沒有能力單獨進行試驗的情況下，轉而采取與德國合作的方式繼續進行研究和探索。德國的宇航公司和俄羅斯共同提出了一個稱為“低溫燃料飛機”的研製計劃，要在一架Do-328飛機的基礎上搞一架氫燃料飛機。由於作為燃料的氫是液態氫，而液態氫必須在-253℃以下的低溫條件下保存，所以把這樣的飛機稱為“低溫燃料飛機”。這項試驗將很快完成。另外，德國還想獨立完成把同樣的液氫燃料發動機裝在A310“空中客車”大型旅客機上的試驗。如能夠成功，那麼這種飛機可以搭載310名乘客和5噸貨物，航程可達5000千米，並計劃要在2010年左右正式投入運營。
氫燃料飛機的推廣能成為現實，科學家預測最少要到2010年以後，因為推廣和使用氫燃料飛機的關鍵，並不在發動機和飛機本身的改裝上，而是在氫燃料的供應上。前麵提過，蘊藏在水中的氫在地球上的儲量是非常豐富的。但要把氫從水中分離出來是非常困難的。目前製氫的方法很多，其中最好的方法就是電解水，這要消耗大量的電。有人做過粗略的估算，現在歐洲每天隻能生產20噸氫，而如果把正在運營的500架民航客機全部改用氫燃料，則每天需要供應6000噸氫，是目前產量的300倍。要滿足這種需求，需要有10個大型電站提供電能，這還不把將氫液化所需的能量包括在內。所以，從經濟上講，使用液氫和直接使用礦物燃料相比是很不合算的（目前液氫的成本約是航空煤油的3倍）。隻有隨著製氫技術的發展，廉價的氫燃料容易獲得時，氫燃料飛機的推廣方能成為現實人們期待著這一天能早日到來。