航天飞机是美国研制的可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器。航天飞机既能代表运载火箭把人造卫星等航天器送上太空，也能像载人飞船那样在轨道上运行，还能像飞机那样在大气层中滑翔着陆。航天飞机为人类自由出入太空提供了很好的工具，大大降低航天活动的费用，是航天史上一个重要的里程碑。
宇宙飞船是能保障太空人能在外太空执行航太任务并返回地面的航天飞行器，属于一次性使用的返回型载人航天器。宇宙飞船的容积较小，受所载消耗性物资数量的限制，不具备再补给的能力，而且不能重复使用。而航天飞机是一种有翼、可重复使用的航天器。因此二者最明显的区别是宇宙飞船是一次性使用，航天飞机可以重复使用。
航天飞机和宇宙飞船的主要区别体现在用途上：航天飞机是运载火箭的升级产品，用途是将地面物体送到地球轨道上，也就是说，航天飞机往返于地面与地球轨道之间；而宇宙飞船则是在外太空之间飞行使用的，比如从地球飞往比邻星（离太阳最近的一颗恒星）等等。由于用途不同，二者在结构、工作方式、外形等方面也存在很大的不同。航天飞机最需要的是脱离地球引力，因此它有自己的动力系统和巨大的外挂燃料箱，为了减少空气阻力并在降落时充分利用空气动力，航天飞机具备非常漂亮的气动外形。宇宙飞船虽然也有动力系统，但现阶段的动力源主要是太阳能电池，因此它不需要外接动力源。由于宇宙飞船是在外太空飞行，在外形上没什么特殊要求，因此看起来比较丑。另外，航天飞机最初是美国军方提出的运载火箭的替代产品，在设计要求方面除了载人、运送卫星外，能往返、可重复使用也是其最重要的性能指标。而宇宙飞船通常是为了特定目的而进行特定设计的，比如神舟5号、神舟6号除了内部结构外，外形在很大程度上是为了航天员的安全返回而设计的。
虽然世界上有很多国家都陆续进行过航天飞机的开发，但只有美国和苏联实际成功发射并回收过这种交通工具。不过由于苏联的瓦解，相关的设备由哈萨克斯坦接收以后，由于没有足够的经费维持运作，从而使得整个太空计划暂时搁置，因此目前全世界只有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。
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