人类的航天时代才开始30多年，就出现了宇宙飞船、航天飞机等先进的交通运输工具，使人类登临了月球。但是，科学技术的进步是无止境的，人类在憧憬着：有朝一日，能不能像乘飞机航班那样进行太空旅游呢？完全有可能，但这要借助于新一代的更先进的交通工具——空天飞机。
空天飞机是在航天飞机基础上发展起来的。顾名思义，它是一种航空航天飞机。即能像普通飞机那样水平起飞，水平降落，又能像航天飞机那样方便地进入太空轨道。
科学家们已经为未来的空天飞机勾画了它的几大特点：
一是研制和使用费用低。空天飞机是单级结构，地面操纵简单，维护时间短。
二是可以重复使用。预计空天飞机的使用次数可达几千次，比航天飞机百次左右的使用寿命要高得多，故其发射费用低。
三是无人驾驶，完全由计算机控制。空天飞机可以自主地进行制导、导航和控制，可以相应减少地面控制中心的规模。
四是发射回收程序简单，空天飞机可以像普通飞机那样起飞、着陆、加注燃料和检修，因此可以使现在航天发射场的规模大为减小。
五是空天飞机能在升空的任何时间立即降落，它可以进行无动力飞行，例如当燃料系统和控制系统发生故障的情况下利用空气动力特性来进行控制，返回地面。
六是空天飞机两次飞行之间的检修像普通飞机那样简单，因而检修时间很短。
美国已经提出了代号为X-30的国家空天飞机的方案：准备制造两架试验机，进行模拟高超音速飞机的飞行，速度将为音速的5～10倍；要在像爱德华空军基地那样的普通飞机场使用，进行地面服务和加油，起飞与降落，并验证X-30空天飞机以很陡的角度起飞能否防止超音速产生的音爆对地面的危害。音爆是什么？如果你参观过超音速军用飞机的飞行，就有可能遇到音爆。音爆是飞机在超音速飞行时所产生的强压力波，传到地面上形成如同雷鸣般的爆炸声。一声巨响，或许房屋的玻璃都会被震碎。影响音爆的因素很多，但也是有规律可寻的，空天飞机要完成起飞、降落，必须设法防止音爆的产生、否则对环境的危害会影响它的使用。
X-30空天飞机将采用超音速燃烧冲压发动机，它的动力相当于核动力火箭，燃料是液氢，飞机机体要用先进的钛合金制造。因为X-30在飞行时任何一点的温度都会超过649.9℃。X-30空天飞机如果进行改型作为民航客机使用的话，它的高超音速性能将会使国际航线的飞行时间大为缩短。例如，目前从东京飞到纽约需要14个小时，而使用X-30的改型飞机则缩短为2个小时。
英国的“霍托”空天飞机方案也是采用水平起飞和水平着陆的，它也是使用液氢燃料的发动机。它主要是将卫星送入轨道，也能执行建造和维护空间站的任务。
“霍托”空天飞机的外形与英法合作研制的“协和”号超音速客机很相像。尖尖的机身，三角形的机翼置于机身后部。与飞机不同的是，它没有水平尾翼和垂直尾翼，靠前翼来进行航向操纵及维持安定性。4台发动机并列装于飞机的尾部。“霍托”的起飞方式与一般飞机有别，虽然也是水平起飞，但却是靠地面发射车背着它助跑的方式，着陆则与普通飞机的方式相同。研制“霍托”旨在大幅度地降低发射成本，预计比常规的火箭发射和航天飞机发射费用降低80%。
英国反应发动机公司新提出了设计新款的“斯凯朗”空天飞机方案：这种空天飞机呈细长形，最大直径6.25米，长82米，翼展27米，总重275吨，与现在最新型的波音777飞机的重量差不多。
“斯凯朗”空天飞机使用的发动机是“协同式空气喷气-火箭发动机”，它以空气喷气发动机和火箭发动机两种形式工作，基本上共用一套硬件。其工作程序是：当用火箭辅助发射装置完成起动后，立即转换使用“协同式空气喷气—火箭发动机”，首先以空气喷气发动机方式工作。当空天飞机上升至26千米高度，飞行速度达到5倍音速时则转换为火箭发动机方式工作。在约80千米高度进入转移轨道。
“桑格尔”空天飞机是德国提出的研究方案。它是用于航空的飞机与航天的轨道飞行器分开又结合在一起的方案。在地面起飞时，载机背负着轨道飞行器水平起飞，使用涡轮冲压发动机燃后轨道飞行器与载机分离，轨道飞行器依靠自身的火箭发动机升入太空，载机即返回地面以备再用。而轨道飞机器完成太空飞行返回大气层后，能像航天飞机那样水平着陆。实际上，“桑格尔”空天飞机就是载机加航天飞机而组成，载机的作用就是背着航天飞机水平起飞而已。
预计到21世纪下半叶，空天飞机的使用会像今天的民航客机那样简便，每天可能有数百架的空天飞机从赤道附近的几个发射场起飞，来往于天地，把旅客送上天空，把开发的空间产品和资源运回地球。航天发射地也许会像今天的大型国际机场那样繁忙。