航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器，由辅助的运载火箭发射脱离大气层，作为往返于地球与外层空间的交通工具。航天飞机结合了飞机与航天器的性质，像有翅膀的太空船。
天地往返穿梭器
航天飞机是世界上唯一的可重复使用的航天运载器。20世纪70～20世纪80年代，美国、苏联、法国和日本等国相继开始研制航天飞机，但由于技术和资金等原因，到目前只有美国研制的航天飞机投入使用。
航天飞机的诞生
1969年4月，美国宇航局提出建造一种可重复使用的航天运载工具的计划。
1972年1月，美国正式把研制航天飞机空间运输系统列入计划，确定了航天飞机的设计方案，即由可回收重复使用的固体火箭助推器、不回收的两个外挂燃料贮箱和可多次使用的轨道器三个部分组成。
经过5年时间，1977年2月，美国研制出一架创业号航天飞机轨道器，由波音747飞机搭载进行了机载试验。又经过4年，第一架载人航天飞机终于出现在太空舞台，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。
“企业号”在母机背上运送
航天飞机可以遨游苍穹，但在陆地上移动，却没那么自由了。
当年，美国第一架试验型航天飞机“企业号”总装完毕，要送往58千米远的空军基地时，却给交通部门出了个大难题。为了让这个重68吨、长37米、翼展24米的庞然大物安全通过，沿途障碍物全被拆除，还特地加固了路面。“企业号”趴在一辆履带式大平板车上，以每小时5千米的速度前进，警车、直升机全都出动，附近交通全部中断。
后来，在考虑了直升机和气垫船等运输工具后，最终选择了经过改装的波音747宽机身客机作为航天飞机的运载母机。不过这位“乘客”的个头是挤不进波音747机舱的。要是把航天飞机像炸弹一样挂在机翼下或机腹下，起飞、着陆时“大块头”就先接触地面，很不安全。所以，只好把航天飞机驮在母机背上了。
航天飞机专用运输机
美国航空航天局使用的航天飞机专用运输机分为两种，均是由波音747系列喷气客机改装而成。一种是波音747－100型，另一种是由747－100型衍生出的747－100SR。这两种航天飞机专用运输机的外观和功能完全一样。一般是在地面运输距离太远的情况下采取此种运输方法。
这两种航天飞机运输机在背部均有3个从飞机内部构架延伸出来的支架。这三个支架被固定在航天飞机运输机的内部，一个在运输机的前部，其余两个在运输机尾部。后两个支架和两个垂直的稳定器连接在一起，在这两个竖立的稳定器的两端是两个额外的水平稳定器，用来确保方向稳定性、内部和尾部装置以及用来监控航天飞机电力负荷的仪器不会移动。机舱内位于后部的设施将全部拆除，机身外还有各种监视仪器，让机组人员能随时看见航天飞机的情况。
NASA905是第一架专用航天飞机运输机，1974年由美利坚航空公司生产。在德莱顿飞行研究中心进行一系列飞机尾涡流飞行之后，NASA决定用它来作为航天飞机运输机。除了运送航天飞机之外，NASA905还曾经在英国和法国的航空展览中展出过。1990年以前，NASA905是唯一一架专门的航天飞机运输机，它的“继任者”是NASA911。
第二架航天飞机运输机是NASA911，1989年由日本航空公司制造，随后由波音公司改造。1990年11月20日，它被运送到NASA。航天飞机运输机的翼展为60米，机身长度为70米，驾驶员座舱的高度为10米，机身总重量为320吨。动力装置是四个Pratt&；WhitneyJT9D－7J涡轮风扇发动机。航天飞机运输机的每次飞行至少需要两名飞行员和一个随机工程师。这些航天飞机运输机由位于休斯敦的约翰逊航空中心管理。
航天飞机升空
航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器，它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，可部分重复使用的航天器。
借助火箭助推
航天飞机本身所能携带的燃料是有限的，这些宝贵的燃料只能用于航天飞机本身的姿态控制和返航的需要。所以，在进入轨道前的飞行，就要靠火箭来助推，火箭完成了使命后，就没有必要成为航天飞机的一部分，否则，航天飞机的体积和重量都会增加，运行起来会消耗更多的燃料。所以，火箭完成使命后，就与航天飞机脱离开，使航天飞机保持较小的体积和重量，便于节省燃料，便于控制。
垂直起飞、水平降落
航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器，它由轨道器、固体燃料助推火箭和外储箱三大部分组成。固体燃料助推火箭共两枚，发射时，它们与轨道器的三台主发动机同时点火，当航天飞机上升到50千米高空时，两枚助推火箭停止工作并与轨道器分离，回收后经过修理可重复使用。外储箱是个巨大壳体、内装供轨道器主发动机用的推进剂，在航天飞机进入地球轨道之前，主发动机熄火，外储箱与轨道器分离，进入大气层烧毁，外储箱是航天飞机组件中唯一不能回收的部分。
航天飞机的轨道器是载人的部分，有宽大的机舱，并根据航天任务的需要分成若干个“房间”。有一个大的货舱，可容纳大型设备。轨道器中可乘载3名职业航天员（如指令长或机长、驾驶员、任务专家等）和4名其他乘员（非职业航天员）。其舱内大气为氮氧混合气体。航天飞机在太空轨道完成飞行任务后，轨道器下降返航，像一架滑翔机那样在预定跑道上水平着陆。轨道器可重复使用100次。
航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线（高度100公里的卡门线）而设计的火箭动力飞机。它是一种有翼、可重复使用的航天器，由辅助的运载火箭发射脱离大气层，作为往返于地球与外层空间的交通工具。航天飞机结合了飞机与航天器的性质，像有翅膀的太空船。航天飞机的翼在回到地球时提供空气刹车作用，以及在降跑道时提供升力。航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样，是用火箭动力垂直升入。因为机翼的关系，航天飞机的酬载比例较低。设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点。
“引力跳板”
借助行星引力改变轨道的同时，会获得更大的速度，使探测器飞向目标行星，这样就可以减少飞行时间。这种借助行星引力支援的飞行，通常称为“引力跳板”“引力跳板”的重要意义在于，在星际航行中，可以利用行星的引力作用，改变探测器的日心运动速度，从而可以在没有任何动力消耗的情况下对探测器加速，最终缩短星际航行的时间。
“引力跳板”的原理和方法
在太阳系行星际探测中，已广泛采用了“引力跳板”的原理和方法。它从两个方面使探测器向飞行轨道发生变化：一是根据探测天体的质量、探测器的飞越高度和相对速度，使轨道受到一定程度的偏转；二是根据探测器的飞入角大小而改变其速度。因此，为了准确地利用借力飞行，应当事先确定探测器的飞入高度和飞入角度，并随时注意其速度的微小变化。探测器在星际航行中，必须进行跟踪、监测和调整，而且只要确切知道探测器在任何时刻的位置和速度，就有可能对它的轨道进行必要的调整，从而最终飞向目标。
“引力跳板”的优点
空间探测器的“引力跳板”有几个优点：一是可以节省运载火箭和探测器所带的燃料，运载火箭只要达到一定的初始速度，就能利用行星“引力跳板”飞向遥远的星际空间；二是可以缩短星际航行时间，如果探测器选择最经济的双切椭圆轨道飞行，飞向土星需要6年，飞向天王星需要l6年，飞抵海王星需要31年，而假如借助木星“引力跳板”的作用，飞抵土星只需3～4年，飞到天王星只需8～9年，飞到海王星也只需12年；三是可使探测器进入非常特殊的轨道，进行难得的探测活动。例如，美国发射的“旅行者”l号和2号探测器，利用1982年“九星联珠”的机会，先后借助木星、土星、天王星的引力作“跳板”，从木星跳到土星，从土星跳到天王星，继而跳到海王星，成为探测太阳系行星最多、探测成果最丰富的行星星际探测器。1990年10月6日由“发现号”航天飞机携带发射升空的“尤利西斯号”太阳探测器，在飞近木星之后，借助木星的引力作用，偏转90°，跳入垂直于黄道面的太阳极区，对从未接触过的太阳的两极地区进行了探测，取得了许多新成果。
美国休斯公司在1998年5月利用月球引力成功地挽救了未入轨的“亚洲3号”卫星，从而为今后挽救未能进入地球同步轨道的卫星开辟了一条新路。“亚洲3号”卫星是1997年12月发射的，由于火箭故障，它被搁浅于地球同步转移轨道。此后，利用卫星自带的燃料把卫星送入月球轨道，接着再借助月球引力改变卫星轨道，使它进入地球同步轨道。其实，美国以前就曾利用月球引力成功挽救几乎濒临绝境的“阿波罗”13号飞船。
未来航天飞机
在可以预见的未来，还不会出现任何类似“国家航天飞机”这样的飞行器。从理想角度讲，太空飞行器将更像是常规的飞机。它们使用单级助推器实现从起飞、入轨一直到着陆的全过程，只需在两次飞行之间补充燃料即可。燃料将全部装在内部燃料箱中，这样飞行器在大气层内外都能够很灵活地进行操纵，并且在重新进入大气层时能够耐受所产生的高温。但事实证明，到目前为止，要想同时满足所有这些要求，超出了当今世界顶尖级航空专家的能力范围。下面我们来看看各国未来的发展计划。
美国登月——登陆火星计划
美国在航天事业的野心是有目共睹的。20世纪六七十年代实现了宇航员登月似乎远远不够，登月只不过是美国未来航天计划的前奏，好戏还在后面。
2004年1月14日，美国总统布什在美国航空航天局（NASA）总部宣布了新的太空计划：在月球上建立永久性基地，并以月球为中继站登陆火星。而在同年9月，美国航空航天局局长格里芬亲自上阵印证布什总统的太空计划，揭开了美国将在2018年送4名宇航员再次登月的宏伟计划，并展望了建立月球基地的广阔前景。美国正在以太空探索前20年征程中的领军人物布朗提出的“循序渐进”方式，从发射环绕地球卫星开始，一步一步地深入太空，再以月球为跳板进军火星。
按照美国的计划，登月实现以后，美国航空航天局将在2020年左右开始细化火星登陆计划。
日本登月——月球基地计划
日本的野心，不仅体现在军事政治上，在太空竞技场上也一样。虽然日本的航空航天技术不像其经济领域一样惹人注目，但其在航天事业里做出的种种举动却令人不得不关注。2005年2月，日本宇宙航空研究开发机构宣布了其航天发展长期计划的制定，其中甚至包括开发载人航天飞行和2025年建立月球研究基地的构想。
按照这份雄心勃勃的未来航天计划，日本将在未来5年内研制出能够在月球进行探险的机器人，并在10年内，开发出能够使人类在月球长期停留的一整套技术。日本还计划在2025年，开始在月球上建造进行科学研究的基地。为了建设这个基地，日本航天部门计划在2025年之前开发出类似于美国的航天飞机、能够反复使用的太空飞行工具，并打算在此之前开发出太阳能发电卫星，为月球基地提供能源。
同时，日本航天部门还打算将距离地球150万公里以外的太空定位为“深太空港”，计划在那里安装光学望远镜和X射线望远镜，为人类探测木星和土星提供方便。上述计划将使日本宇宙航天研究开发机构的预算增加6倍，达到6万亿日元（约合570亿美元）。
韩国飞天——航天“十强”计划
看着东亚和南亚诸国都在航天事业上加紧脚步，经济发达的韩国自然也不能落后。为了缩短与亚洲航天国家的差距，韩国科学技术部在2004年10月宣布，在俄罗斯有关方面的帮助下，于2005年挑选两名宇航员前往俄罗斯接受为期18个月的培训，并于三年后的2007年前往太空，进驻国际空间站并在那里停留10天，进行各种实验。两名韩国宇航员的太空之旅花费2273万美元。
韩国与俄罗斯积极展开太空领域的合作，并在2004年两国总统亲自会谈后签署协议，俄罗斯为韩国太空计划提供帮助，主要帮助韩国发射卫星。而韩国也在加强自身航天素质，科技部官员在2004年9月宣称，韩国今后十年将投巨资发展航天事业，力争跻身世界航天大国“十强”。从2006年到2010年，韩国总计投资13958万亿韩元，用于开发卫星、研发运载工具、建立航天中心、进行航天技术开发和开展国际合作等航天项目。
在发展中国家里，印度的航天脚步算是比较快的。单就卫星发射而言，虽然发射卫星数量不是很多，但是发射成功率却极高，这使得印度成功跻身卫星发射市场。而印度未来最大的航天梦想就是赶超中国，在中国之前登上月球，不论是探测器还是宇航员。
