20世紀80年代初期投入使用的太空梭，是現代衛星和載人飛船技術、運載火箭技術、航空技術綜合發展的產物，這種飛行器的設想由來已久。早在20世紀初就有人提出過用火箭發動機做動力裝置的飛機。第二次世界大戰前夕，由於軍事上的需要，法西斯德國曾將這一設想付諸實施，並於1941年研製成了ME-163型火箭飛機，時速可達1000千米。
第二次世界大戰後，設計和研製可重複使用的火箭飛機的活動十分活躍，各國科學家和工程技術人員為了把火箭技術和航空技術結合起來，不僅進行了各種技術途徑的探索和研究，而且還做了大量的設計和研製實驗。
美國貝爾公司設計的X-15型火箭飛機曾進行過近200次的飛行試驗，最大時速達到7300千米，最大高度為106千米，遠遠超出了大氣層的範圍。這些研究工作，對於探索可重複使用的空間運輸系統的技術途徑，都做出了有益的貢獻，甚至可以說，X-15型火箭飛機就是太空梭的雛形。
20世紀60年代美國研製的“阿波羅”宇宙飛船等航天器所進行的載人太空飛行，以及軌道對接、宇航員艙外活動等一系列載人軌道飛行基本技術的掌握，為發展大型的載人空間運輸系統創造了條件，提供了雄厚的技術基礎。
耗資巨大的“阿波羅”登月計劃結束後，美國將大量的人力、物力、財力轉移到新型空間運輸系統的研製工作上來。1972年，美國總統尼克松批准了預計耗資55億美元的太空梭研製計劃。
美國的航天飛機制造歷時10年，實際耗資100億美元。1981年4月12日上午7時，美國的第一架“哥倫比亞號”太空梭在肯尼迪航天中心首次發射成功。太空梭上載有兩名宇航員。
太空梭是一個龐大、沉重和複雜的系統，它有與以往航天飛行器不同的特徵。首先，太空梭能像火箭一樣垂直髮射；其次它能夠像普通航天器那樣在空中做機動和變更軌道的飛行；另外太空梭能像普通飛機一樣在機場滑跑著陸，經過維護修理後可再次使用，重複使用次數可達100次以上。
由於太空梭的發射階段和再次進入大氣階段速度低，過載較小，未經嚴格訓練的人也能上天活動。所以太空梭被認為是航天技術新階段的標誌。美國宇航局甚至宣稱：運載火箭將逐步為太空梭所取代。
太空梭要比衛星大得多，複雜得多，要把這樣一個航天系統發射到環繞地球的軌道，在軌道上完成預定的任務，然後再安全返回地面，這的確不是一件簡單的事情，它需要解決一系列的關鍵性技術問題，如速度和推力，精確的控制導引系統，適當的空氣動力外形和再入大氣層的有效防熱措施等。
太空梭由助推級、軌道級、外接推進劑箱三部分組成。助推級是平行安裝的兩臺固體火箭發動機。軌道級是太空梭的心臟，它可以載運重達30噸的負荷。它很像一架大型的三角翼飛機，中部是一個很大的負荷艙。
軌道級的前端是宇航員的座艙，座艙是高度密封的，內有宇航員生活所需要的空氣，艙內還有空氣調節裝置，使艙內的空氣條件與地面上的大氣基本一致，溫度和溼度也保持適宜。座艙頂部是飛行甲板，這裡是控制中心。
太空梭的座艙與噴氣式客機的座艙相似，有舒適的座位，並有兩套控制系統，能夠使兩人中的任何一人，在必要時單獨負責飛行的一切工作。座艙的底甲板是機務人員工作的地方。另外座艙內還有廚房、進餐間、儲藏室、衛生裝置，還有密封艙，用來供宇航員到附近的外部空間進行活動。
軌道級的外部是一層獨特的隔熱系統，可以防止在發射和重返時與大氣摩擦積熱使艙內溫度升得過高。在它進入大氣層時和大氣摩擦產生的熱量，可使表面溫度達到幾千度，而由於隔熱層的存在，可保持艙內溫度不發生劇烈變化。
太空梭的推進級和軌道級都可以回收，只有盛推進劑的外接推進劑貯箱不可以回收。
太空梭的主要用途是用來接送空間實驗室工作人員和物資。除此之外還可以發放衛星，或把裝配空間站的構件運上太空，還可以對其他航天器進行維修，也可以用來作為發射星際探測器的中繼站。
1981年4月12日上午7時，美國宇航局在佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射了第一架太空梭——“哥倫比亞號”，揭開了人類宇宙航行的新篇章。
“哥倫比亞號”是在1977年研製成的“企業號”太空梭的基礎上改進而來。“企業號”屬於太空梭的試驗階段，它沒有推進級，實驗時利用波音747客機將它“背”上天空，達到一定高度和速度以後再將它放出，“企業號”脫離母機以後，在駕駛員的操縱下，自由飛行，並完成了一系列飛行動作，然後像普通飛機一樣安全降落在機場跑道上。
“企業號”的飛行實驗證明了太空梭重返大氣層在機場著陸是完全可靠的。但是由於財政困難及其他原因，發射“企業號”太空梭的計劃被迫中止。雖然“企業號”沒能升上太空，卻成了通向太空的鋪路石，太空梭首航天外的日子已經為期不遠了。
“企業號”沒有完成的任務是由“哥倫比亞號”來完成的。發射當天有百萬觀眾趕到發射基地，去觀看“哥倫比亞號”的首航。4月12日7時整，“哥倫比亞號”像火箭一樣豎直起飛，衝出大氣層，進入了預定的環繞地球的圓行軌道，像飛船一樣在軌道上進行無動力飛行。宇航員檢查、試驗，各項功能正常。
“哥倫比亞號”在飛行36圈，歷時54小時30分後開始返航。宇航員開啟動力裝置，它開始脫離圓形軌道進入大氣層，此時它的時速是8200千米，飛機頭部因與大氣高速摩擦，外表溫度已經上升到1600℃。
美國愛德華空軍基地派出了4架殲擊機，在12000米的高空排成方陣，給這位“天外來客”導航。“哥倫比亞號”平穩地降落在愛德華空軍基地的跑道上。當兩位宇航員神采奕奕地走下飛機時，幾十萬狂熱的觀眾不停地向他們歡呼，歡慶“哥倫比亞號”首航成功。
1981年11月至1982年6月，“哥倫比亞號”太空梭又進行了三次試航，進行了多項科學研究活動，進一步完善其效能。1982年11月6日，“哥倫比亞號”進行了首次常規業務飛行，將兩枚人造地球衛星送入軌道，從此開始了它的“商業生涯”。太空梭開始登上了宇宙航行的歷史舞臺。
20世紀80年代初期投入使用的太空梭，是現代衛星和載人飛船技術、運載火箭技術、航空技術綜合發展的產物，這種飛行器的設想由來已久。早在20世紀初就有人提出過用火箭發動機做動力裝置的飛機。第二次世界大戰前夕，由於軍事上的需要，法西斯德國曾將這一設想付諸實施，並於1941年研製成了ME-163型火箭飛機，時速可達1000千米。
第二次世界大戰後，設計和研製可重複使用的火箭飛機的活動十分活躍，各國科學家和工程技術人員為了把火箭技術和航空技術結合起來，不僅進行了各種技術途徑的探索和研究，而且還做了大量的設計和研製實驗。
美國貝爾公司設計的X-15型火箭飛機曾進行過近200次的飛行試驗，最大時速達到7300千米，最大高度為106千米，遠遠超出了大氣層的範圍。這些研究工作，對於探索可重複使用的空間運輸系統的技術途徑，都做出了有益的貢獻，甚至可以說，X-15型火箭飛機就是太空梭的雛形。
20世紀60年代美國研製的“阿波羅”宇宙飛船等航天器所進行的載人太空飛行，以及軌道對接、宇航員艙外活動等一系列載人軌道飛行基本技術的掌握，為發展大型的載人空間運輸系統創造了條件，提供了雄厚的技術基礎。
耗資巨大的“阿波羅”登月計劃結束後，美國將大量的人力、物力、財力轉移到新型空間運輸系統的研製工作上來。1972年，美國總統尼克松批准了預計耗資55億美元的太空梭研製計劃。
美國的航天飛機制造歷時10年，實際耗資100億美元。1981年4月12日上午7時，美國的第一架“哥倫比亞號”太空梭在肯尼迪航天中心首次發射成功。太空梭上載有兩名宇航員。
太空梭是一個龐大、沉重和複雜的系統，它有與以往航天飛行器不同的特徵。首先，太空梭能像火箭一樣垂直髮射；其次它能夠像普通航天器那樣在空中做機動和變更軌道的飛行；另外太空梭能像普通飛機一樣在機場滑跑著陸，經過維護修理後可再次使用，重複使用次數可達100次以上。
由於太空梭的發射階段和再次進入大氣階段速度低，過載較小，未經嚴格訓練的人也能上天活動。所以太空梭被認為是航天技術新階段的標誌。美國宇航局甚至宣稱：運載火箭將逐步為太空梭所取代。
太空梭要比衛星大得多，複雜得多，要把這樣一個航天系統發射到環繞地球的軌道，在軌道上完成預定的任務，然後再安全返回地面，這的確不是一件簡單的事情，它需要解決一系列的關鍵性技術問題，如速度和推力，精確的控制導引系統，適當的空氣動力外形和再入大氣層的有效防熱措施等。
太空梭由助推級、軌道級、外接推進劑箱三部分組成。助推級是平行安裝的兩臺固體火箭發動機。軌道級是太空梭的心臟，它可以載運重達30噸的負荷。它很像一架大型的三角翼飛機，中部是一個很大的負荷艙。
軌道級的前端是宇航員的座艙，座艙是高度密封的，內有宇航員生活所需要的空氣，艙內還有空氣調節裝置，使艙內的空氣條件與地面上的大氣基本一致，溫度和溼度也保持適宜。座艙頂部是飛行甲板，這裡是控制中心。
太空梭的座艙與噴氣式客機的座艙相似，有舒適的座位，並有兩套控制系統，能夠使兩人中的任何一人，在必要時單獨負責飛行的一切工作。座艙的底甲板是機務人員工作的地方。另外座艙內還有廚房、進餐間、儲藏室、衛生裝置，還有密封艙，用來供宇航員到附近的外部空間進行活動。
軌道級的外部是一層獨特的隔熱系統，可以防止在發射和重返時與大氣摩擦積熱使艙內溫度升得過高。在它進入大氣層時和大氣摩擦產生的熱量，可使表面溫度達到幾千度，而由於隔熱層的存在，可保持艙內溫度不發生劇烈變化。
太空梭的推進級和軌道級都可以回收，只有盛推進劑的外接推進劑貯箱不可以回收。
太空梭的主要用途是用來接送空間實驗室工作人員和物資。除此之外還可以發放衛星，或把裝配空間站的構件運上太空，還可以對其他航天器進行維修，也可以用來作為發射星際探測器的中繼站。
1981年4月12日上午7時，美國宇航局在佛羅里達州的肯尼迪航天中心發射了第一架太空梭——“哥倫比亞號”，揭開了人類宇宙航行的新篇章。
“哥倫比亞號”是在1977年研製成的“企業號”太空梭的基礎上改進而來。“企業號”屬於太空梭的試驗階段，它沒有推進級，實驗時利用波音747客機將它“背”上天空，達到一定高度和速度以後再將它放出，“企業號”脫離母機以後，在駕駛員的操縱下，自由飛行，並完成了一系列飛行動作，然後像普通飛機一樣安全降落在機場跑道上。
“企業號”的飛行實驗證明了太空梭重返大氣層在機場著陸是完全可靠的。但是由於財政困難及其他原因，發射“企業號”太空梭的計劃被迫中止。雖然“企業號”沒能升上太空，卻成了通向太空的鋪路石，太空梭首航天外的日子已經為期不遠了。
“企業號”沒有完成的任務是由“哥倫比亞號”來完成的。發射當天有百萬觀眾趕到發射基地，去觀看“哥倫比亞號”的首航。4月12日7時整，“哥倫比亞號”像火箭一樣豎直起飛，衝出大氣層，進入了預定的環繞地球的圓行軌道，像飛船一樣在軌道上進行無動力飛行。宇航員檢查、試驗，各項功能正常。
“哥倫比亞號”在飛行36圈，歷時54小時30分後開始返航。宇航員開啟動力裝置，它開始脫離圓形軌道進入大氣層，此時它的時速是8200千米，飛機頭部因與大氣高速摩擦，外表溫度已經上升到1600℃。
美國愛德華空軍基地派出了4架殲擊機，在12000米的高空排成方陣，給這位“天外來客”導航。“哥倫比亞號”平穩地降落在愛德華空軍基地的跑道上。當兩位宇航員神采奕奕地走下飛機時，幾十萬狂熱的觀眾不停地向他們歡呼，歡慶“哥倫比亞號”首航成功。
1981年11月至1982年6月，“哥倫比亞號”太空梭又進行了三次試航，進行了多項科學研究活動，進一步完善其效能。1982年11月6日，“哥倫比亞號”進行了首次常規業務飛行，將兩枚人造地球衛星送入軌道，從此開始了它的“商業生涯”。太空梭開始登上了宇宙航行的歷史舞臺。