1969年4月在耗資巨大的“阿波羅登月計劃”行將結束之際，沉溺在太空探索激情中的NASA認為需要建設一種可重複使用的航天運載工具。1972年1月“航天飛機”設計方案誕生了。1981年4月12日，NASA第一架航天飛機“哥倫比亞”號首次升空，進行為期兩天的飛行，驗證了其安全發射與降落返回的能力，這不但為當時蘇聯的載人航天起到震懾作用，也意味著人類進入了航天的一個新時代。
航天飛機曾是先進航天技術的象徵，是阿波羅登月之後美國航天事業的里程碑，擔負著在載人航天領域與前蘇聯的空間站分庭抗禮的政治宣傳功能。航天飛機的概念曾讓不少航天大國心動，比如歐空局和日本都設計過自己的航天飛機。前蘇聯更是造出了有“自主知識產權”的“暴風雪”號航天飛機，但“巧合”的是，其外形幾乎與美國的航天飛機如出一撤。
美蘇航天飛機對比圖，右為蘇聯暴雪號。
航天飛機為太空探測增加了動力，過去近30年的探空行動中衍生的技術以及相關的科學發現，都對地球上人類的生活產生了至關重要的影響。無論是國際空間站還是預想中的人類月球前進基地，都需要航天飛機這樣大載重量的太空貨倉來支持——否則根本無法將用於基建的大型太空施工機械或者有關物資送上去。美國共有6架航天飛機，除首架測試用的“企業”號測試之後被收藏到博物館中，其餘的5架航天飛機“哥倫比亞”號、“挑戰者”號、“發現”號、“亞特蘭蒂斯”號以及“奮進”號，都參與了太空運輸任務。“亞特蘭蒂斯”號共執行了32次任務，是執行國際合作任務最多的一架航天飛機；而“發現”號航天飛機是美國曆史上參與飛行任務次數最多的，功勳顯著成為美航天飛機最為著名的代表。
“奮進”號航天飛機降落後由一架NASA的飛機帶回基地。
航天飛機由於重複使用，因此其技術難度大、系統設計複雜、零部件更容易耗損，從起飛、上升、軌道運行，再入大氣層直到返回著陸過程中，需要經受各類極度嚴酷的環境。航天飛機的弱點是在使用中逐漸暴露出來的，它的系統遠不止將載人飛船和運載火箭兩者單純相加那麼簡單。單次運行成本過高時，風險也不容忽視，發射頻率從計劃中的每年24次下降到5次。而航天飛機的事故率非常高，美國的5架航天飛機中，有2架在執行任務時候發生了爆炸、解體，有14位宇航員為此喪命。而與火箭、飛船等一次性飛行器不同，航天飛機的火箭發動機需要多次重複使用，壽命期間的總工作時間累計長達數小時之久，這也為其執行任務帶來安全隱患：隨著飛行任務的增加勢必有更多的潛在危險。
“亞特蘭蒂斯”號航天飛機與空間站對接。
美國共研製並投入使用五架航天飛機，每架研發費用20億美元，總共發射一百多次，每飛行一次費用高達5億美元，返回後還要進行大量費時費力的檢修，這讓美航天局的財政不堪重負。此外，航天飛機的著陸場與發射場相距甚遠，每次降落後要用大型客機運回發射場檢修，額外增加了成本。這些情況都超出了NASA最初的美好預期，這表明航天飛機經濟效益大打折扣。同時在航天飛機的使用中，NASA發現同研製和發射費用一樣，航天飛機的維護和運行費用也在直線飆升。比如1984年航天飛機一次飛行的花費為1.5-2億美元，而在商業發射中可以得到的最高補償僅為7100萬美元。最重要的是NASA發現，用航天飛機發射衛星，比使用火箭發射衛星的費用還要多。
1986年“挑戰者”號航天飛機升空時發生爆炸。
而且航天飛機的老化程度比預期的要快，儘管執行任務的次數比預期減少了近1/4但航天飛機破損、老化加劇，每次的維修費用也非常昂貴。特別是“哥倫比亞”號航天飛機墜毀事故（2003年）發生後，對防熱瓦的檢查費用增加了。而“發現”號自1984年首飛以來小狀況頻發，燃料箱隔熱泡沫脫落、外部燃料箱的液態氫傳輸管洩露等，都導致每次執行任務前加強檢查和維護，以至於任務一拖再拖。
阿特蘭蒂斯號最後一次飛行返回
北京時間2011年7月21日17時57分，美阿特蘭蒂斯號航天飛機在肯尼迪航天中心著陸，完成美國航天飛機項目第135次、也是最後一次飛行，宣告持續30年的航天飛機項目終結。
航天飛機既有其自身優勢，也有不可迴避的缺陷。它的優點是可重複使用從而降低費用，水平降落比飛船更安全、比飛船舒適、運載能力強。但它結構複雜，費用昂貴，有3500多個分系統、250多萬個部件，每次飛行成本約為5億美元。它沒有逃逸系統，實行人貨混運，“挑戰者”號和“哥倫比亞”號的失事證明，其安全性和可靠性要遠遠低於相對簡單的飛船。30年來的實踐表明，它既不省錢也不安全，只剩下宇航員舒適和運載能力強兩個好處。由於費用過高，美國決定中止航天飛機工程。
再見，航天飛機！
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