空间站的问世，大大延长了宇航员停留在宇宙太空的宝贵时间。空间站作为各种实验的基地，无疑将为人类开发宇宙积累极为珍贵的经验和资料，同时空间站又为更多的人到宇宙中去旅行，打开了方便之门。用造价昂贵的火箭和飞船作为空间站和地面之间的运输工具，有其致命的弱点，即它只能使用一次，就是说每去一次空间站，都必须重新制造运载工具，这当然是极为不利的，可见研制能在空间站和地面之间反复飞行的新型运输工具，就成了当务之急。就是在这种背景下，美国宇航局制定了研制航天飞机的计划，并且于1972年1月得到了当时美国总统尼克松的正式批准。
航天飞机一身兼有火箭、飞船、飞机的性能，它可以像火箭那样垂直起飞，像飞船那样轨道飞行，像飞机那样滑翔降落，因而它可以穿梭似的来往于天地之间，这真是一种最为理想的运载工具。
如果我们剖析一下这一专多能的航天飞机，就会发现它是一个巨大的母子式火箭，它由三部分组成。一是最终进入轨道飞行的轨道飞行器；一是巨大的燃料贮存箱（以下简称外贮箱）；一是两台固体助推器。
在这三木部件中，最大的是外贮箱。它是一个大圆桶，长468米，直径84米，本身重量就有30吨，在它里面装有703吨供给轨道飞行器主要发动机的液氢和液氧。外贮箱是航天飞机中唯一不能回收的部分。
外贮箱的两侧是两台固体助推器，这是直径37米，长45眯的固体燃料火箭，里面装有503吨燃料，可以提供1315吨的巨大推力。航天飞机发射后两分钟，固体助推器就自行停止工作，并与母体分离，张开降落伞，徐徐下落，最后返回大地。回收后可以继续使用，据说可以重复使用20次。
轨道飞行器固定在外贮箱的背部，它的外形活像喷气客机DC9型。它长373米，直径46米，净重75吨。它的前段是密封的驾驶舱，里面与地面的环境大致相仿，可容纳4至7人，必要时可以容纳10人。中段是圆桶状的大货舱，可以容纳30吨重的有效负荷，这一段上还配有两个用来在太空装卸货物的遥控操纵臂；它恰如人的两手那样运用自如。尾部装有三台主发动机、两台机动发动机和各种气动舵。航天飞机起飞时，主发动机和固体助推器同时点火。助推器分离后，航天飞机依靠主发动机和机动发动机进入轨道。而轨道飞行器返回大地时，活像滑翔机那样经过滑翔、减速，最终停在跑道上，所以在轨道器两侧，特地安装了两个巨大的三角形机翼。
这种航天飞机的全长是568米，从外贮箱下部到轨道飞行器尾翼尖端的高度是233米，起飞前的重量大约为2000吨，其中85％是燃料，轨道飞行器满载时才100吨，只占整个航天飞机的5％。
为了尽快穿越地球大气，航天飞机也像普通火箭那样垂直起飞，起飞后两分钟助推器熄灭，并与母体分离。8分钟后轨道器主发动机也告关闭，这时外贮箱的燃料业已消耗一空，因而也立刻被抛弃。
航天飞机的轨道飞行器，可以反复使用几十次，甚至上百次，每一次所需费用与只能用一次的火箭或飞船相比，颇为便宜。因而我们说航天飞机的出现，具有划时代的重大奉义。
1977年8月12日，在加利福尼亚的范登堡空军基地，第一个试验用的轨道飞行器“企业号”，进行了载人单独着陆试验。它上面载有两名宇航员，被放在波音747飞机的脊背上，波音飞机起飞后45分钟达到75000米高空，这时“企业号”分离而去，单独在大气中滑翔。这种试验虽然是成功的，但是作为航天飞机的真正的飞行试验，由于主发动机的试车屡出故障而一延再延。
研制航天飞机的工作，在美国是在公开地大张旗鼓地进行的，而前苏联当然也一定在积极筹划，不过它是处于保密状态的，因此局外人士所知无几。1978年美国的专家们认为，前苏联的航天飞机将于1985年投入飞行，它比美国的要略微小一些。作为第一个阶段，苏制航天飞机也是垂直起飞的，而1985年以后将进入以水平发射为标志的第二阶段。
两国都在积极研究航天飞机，看来这是可信的，人们将拭目以待航天飞机的新发展。