20世纪70年代之前，人类探索太空的工具，无论是人造卫星、登月飞船，还是随后的天空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把他们送上太空的。
研究、制造和设计这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力与财力，而这种代价高昂的运载火箭却只能使用一次，非常的不经济。因此，制造一种可以重复使用的工具，以便于大大降低宇宙航行的成本，成为宇宙航行事业发展的迫切需要。
美国在顺利执行“阿波罗”载人登月计划的鼓舞下，满腔热血地投入到可以重复使用的航天飞机运输系统的研制中。作为航天站的往返运输系统，取名为“Space Shuttle ”，即太空穿梭机。
我国著名科学家钱学森根据“航天”的定义，并联系到航空，将其转译为航天飞机，十分贴切。
航天飞机是可以重复使用的、往返于地球表面和近地轨道之间运送有效的载荷的飞行器。它通常设计成火箭推进的飞机，返回地面时就像滑翔机或者飞机那样下滑和着陆。
航天飞机集中了现代许多科技成果，是火箭、航天器和航空器技术的综合产物。它的特点就是可以多次重复使用，发射成本较低和用途广泛，航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的主要里程碑。
航天飞机的设想是美好的，但是实施起来非常的困难。
20世纪20年代至30年代产生了航天运载器的两类基本设想。一类是一次使用的弹道式运载火箭，另一类是可以重复使用的火箭推进的飞机。前一类的难度较小，能满足军事需求，在第二次世界大战中和战后得到迅速发展。后一类难度较大，需要作广泛深入的研究探索，还要有坚实的工业基础。在第二次世界大战期间，德国曾经设想把V-2火箭加上机翼，改成A-9型空间滑翔机以增大射程。
1938年至1942年，维也纳工程师E·森歌尔曾经绘制过火箭助推的环球轰炸机草图。1949年，钱学森提出了用火箭助推的滑翔机作为洲际旅客运输火箭的设想。1958年，美国开始研制三角动力滑翔机“戴娜-索尔”。他用大力神号也在火箭发射，滑翔再次进入大气层，水平着陆。1963年，美国取消了“戴娜·索尔”计划，后来又进行了一系列升力体式机身飞行器的研究以及航天飞机方案的初步探索。1972年1月，美国确定了航天飞机的方案。
在70年代，苏联、法国、日本等国家也开始探索或者研制航天飞机。1981年4月，世界第一架航天飞机，即“哥伦比亚号”试飞成功。
1982年11月，航天飞机开始首次进行商业飞行，而航天飞机的出现标志着航天运载器由一次使用的运载火箭开始转入重复使用的航天运载器的新阶段的到来。
航天飞机以奇特有的重复使用性、多用途性、经济性和良好的环境条件为人类的航天活动开辟了更加广阔的前景，使得航天活动进入了一个新阶段，这是航天技术发展史上的又一个里程碑。
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