目同时开展的，航天飞机的最早提出可以追溯到60年代。当时nasa已经意识到研制可重复使用航天员运载工具的重要性。在阿波罗计划取得了实质性进展后，nasa开始着手规划新的航天计划。1968年，nasa主管载人航天飞行的副局长在向美国国会太空委员会提交的报告中指出，在未来的几十年，美国应大力发展航天飞机这种全新的航天运载工具。
但是美国60年代末的政治气候并不稳定，国内出现了诸多问题，最明显的是越战的泥潭使得民众对太空科学的热情有所转移，加之冷战局势的缓和。所以阿波罗登月计划之后，美国人开始反思，投入如此巨大的人力、物力去进行一场科学意义不是太大的太空竞赛是否值得。在这种情况之下，nasa所提出的火星登陆计划由于预算太大，没有得到政府的批准。
美国总统尼克松对未来航天计划的看法是：“我们应当减少未来太空运行的花费。我们目前的火箭技术已能在今后一段时间内提供可靠的发射能力。但从长远发展考虑，我们必须研究低耗费和不太复杂的向太空运送必需品的方式。这种能力，设计上可满足科学、国防和商业应用等方面的广泛需要，能帮助我们在太空计划的各个方面实现重要的节约。”
这种情况之下，航天飞机成为惟一未被政府预算削减置于死地的项目。围绕着预算和花费的问题，nasa进行了大量的游说工作，力求使所有人相信航天飞机的优越性。最终，尼克松政府考虑方方面面的问题，于1972年1月3日，正式批准了航天飞机计划的实施。从而使之成为了70年代美国航天计划的重点。
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美国的航天飞机：昂贵的飞行
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尽管提出航天飞机的初衷是为了降低整个载人航天研制和发射过程中的花销，但是美国人在执行这一计划的过程中却发现真实情况并非如此。
1972年7月，nasa选定北美的洛克韦尔公司为航天飞机轨道器的主承包商，要求在今后6年内，用26亿美元研制生产5架航天飞机的轨道器，并于1978年实现首次载人轨道飞行。可直到1979年4月份洛克韦尔才完成第一架轨道器企业号(enterprise，代号ov-101)的全部实验工作，开始研制用于轨道飞行的航天飞机。
造成这种情况的原因一方面是研制过程中面临的技术问题，另一个重要原因是资金的严重不足。nasa在确定航天飞机的结构布局时，曾经做过预算，航天飞机的研制费用大约需要60亿美元，每次发射费用不超过600万美元。尽管nasa采取了种种措施节约开支，但研制费用还是连年超支。1978年9月，nasa宣布航天飞机的研制费用可能比原计划增加8%～9%。1980年4月，nasa透露整个计划费用将增加到89亿美元。这种情况下nasa只得一再向国会申请继续增加拨款，而当时的卡特政府考虑航天飞机对国家安全有利，对科学研究和商业开发也有很高价值，因此对追加经费基本不持异议，所以航天飞机计划的费用才得以解决。
1981年4月12日，美国发射哥伦比亚号，进行了航天飞机的首次轨道飞行，标志着航天飞机的正式启用。到1986年，包括企业号在内，nasa共制造了5架轨道器：哥伦比亚号(columbia，代号ov-102)，挑战者号(challenger，代号ov-99)，发现号(discovery，代号ov-103)，亚特兰蒂斯号(atlantis，代号ov-104)。1986年后由于挑战者号的事故，又建造了一架轨道器——奋进号(endeavour，代号ov-105)。
美国的轨道器都有一个代号，“ov(orbitervehicle)”代表轨道器，后面的数字代表了轨道器的新旧。100以下的数字表示的是不准备进入太空的是沿用轨道器，100以上的指正在运行中的轨道器。最初，最初准备试验用的是挑战者号(ov-99)，但在建造过程中，nasa决定把挑战者号建成投入使用的轨道器。
在航天飞机的使用中，nasa发现同研制费用一样，航天飞机的维护和运行费用也在直线飙升，而且每年预计的飞行次数也不能如数完成。比如1984年航天飞机一次飞行的花费为1.5～2亿美元，而在商业发射中可以得到的最高补偿仅为7100万美元。最重要的是nasa发现，用航天飞机发射卫星，比使用火箭发射卫星的费用还要多。因此，1988年之后，nasa决定不再承揽商业载荷的发射任务，每年航天飞机飞行次数减为9次左右。这些情况表明航天飞机无论从能力上和经济效益上都大大的打了一个折扣。
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航天飞机的飞行过程：地面准备
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航天飞机每次的飞行，从开始准备到最后着陆是一个复杂的过程，常常要经历几个月的时间。如果你知道飞机每次起飞、降落的复杂性，那可以想象一下航天飞机所经历的过程比这个过程还要复杂百倍。当你了解了航天飞机从准备到发射、到进入轨道、到返回地球的全过程后，会发现激动人心的时刻决不仅仅是在航天飞机点火起飞的那一瞬间，这整个过程更加激动人心。
地面准备
每次轨道器返回地球，着陆后几个小时，就会被一辆拖车脱离轨道，送入轨道器的维护车间。一旦进入车间，轨道器就会被各种脚手架支离地面，进行整修。工作人员首先要排除轨道器内剩余的推进剂，然后拆除前一次飞行时所携带的有效载荷。接下来开始对轨道器进行全面的检查和测试，并进行相应的维护。维护的具体内容要根据每次轨道器飞行后的具体情况来决定，有些部件可能还需要送到其它的研究中心整修。这个过程所用的时间几乎可以占到两次飞行间隔时间的2/3。
在维护车间内必须进行的一项维护是检查覆盖在轨道器表面的防热瓦片。这些防热瓦片在轨道器返回时保护机体不受高温的烧灼，每次飞行完毕后都会有一些瓦片松动、损坏或脱离机体，工作人员的责任就是查出这些受损瓦片，并更换上新的。另一项重要的内容是将发动机拆除，送到相应的部门进行检查。进行完所有的整修之后，轨道器就被送入另一个总装大楼，完成与助推器和外贮箱的对接工作。
在这之前助推器和外贮箱都已经在维护车间内进行过加工。每次飞行中固体火箭助推器都会在发射后被丢弃，借助降落伞落入大海，再由船只找到并拖回发射中心。然后工作人员将它们拆成几段，运回到火箭制造商那里，重新灌装推进剂。外贮箱由于已经在返回大气层时烧毁，所以新的未灌入液体推进剂的外贮箱会从生产商那里直接运到发射中心。通常重新罐装的助推器和新的外贮箱在计划发射日期之前半年运到航天中心，并搬进总装大楼。
总装大楼内有一个活动发射平台，助推器、外贮箱和轨道器进入总装大楼后都要在这个平台上完成装配，直到发射，整个航天飞机都不会再从这个平台上挪开。固体火箭助推器的底部运进总装大楼后，首先要竖立在活动平台上，竖立的位置也就是发射时的位置。接下来要把助推器叠装起来。这个工作需要花费相当的时间，主要的是为了保证各段之间的完全密封。
助推器叠装完毕后，就是与外贮箱的连接，外贮箱水平进入总装大楼后，会被一个巨型起重机吊起，令其竖直悬垂在两个固体火箭的中间，然后由技术人员进行对接。这一切做完之后，就是轨道器的安装。同外贮箱一样，航天飞机也要用吊索调离地面，然后移到外贮箱相邻位置的上方，再降下来与外贮箱连接，连接好后移开吊索。
到此一个航天飞机的各系统就装配完成了，接下来的工作是把整个活动发射平台连同上面的航天飞机，一起转移到发射台上。这个工作是由一个庞大的履带式平台拖车完成的，这个拖车的大小接近半个足球场的大小。拖车首先通过总装大楼侧面一个从地面垂直开到天花板的大门，进入到活动平台的下方，然后开动车上的水压千斤顶将平台稍稍提高，使平台抬离总装大楼内的支柱，接着就开始缓慢的想发射台移动。
拖车到达发射台后，会将平台放下，这时航天飞机便竖立在了发射塔旁边。发射塔上的机械臂可以伸到航天飞机的不同部位。这些机械臂的作用也各不相同。最顶端的机械臂叫氧气孔通行臂，这个通行臂末端的罩可以把外贮箱顶部紧紧密封起来，使外贮箱免受雨淋，并为装满液氧的外贮箱顶部加温，以防止内外温差在顶部形成冰凌儿，如果产生冰凌儿在航天飞机起飞时会对轨道器造成严重的损坏。还有一个机械臂叫机组通行臂，它可以让发射台的技术人员和航天员进入轨道器的座舱。这个通行臂的末端是一个“白屋”，使通向座舱的舱门处于完全密封的状态。任何进入白屋区的人都必须换上特制的洁净服，以使轨道器内的尘屑降到最低。
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航天飞机的飞行过程：升空倒计时
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所有航天器包括航天飞机的发射都不是随意进行的，一般的理解可能是航天器运到发射台，做好准备工作，就进入倒计时开始发射了。可事实是任何一次发射都存在一个发射时机，航天器只有在这个时机发射才能保证发射的成功及任务的完成，在航天领域中称之为发射窗口。发射前所有准备工作的时间，都是由发射窗口往前推算的。
发射窗口的确定取决于具体的任务，航天飞机的发射窗口一般持续1到数个小时，但也可能只持续几分钟。为了确定发射时间，采用“t”表示发射时刻，发射前的所有时刻表示为“t-”，发射后的时刻表示为“t+”。如发射前9分钟表示为t-9分钟，发射后40秒表示为t+40秒。但要注意发射前所表示的时间，并不是到发射时的实际时间。如t-9小时，只表示按发射的倒计时算还有9小时，如果出现额外的问题，会暂停计时，直到问题排除，才继续开始计时，这样到发射时刻的实际时间就会超过9小时。但这个暂停不是随便进行的，也需要事先计划，否则可能造成发射时间不在发射窗口内。
肯尼迪航天中心一般在t-6小时开始为外贮箱加注推进剂，在这之前要确定发射窗口内的天气预报是否适合发射，一旦确定，加注工作就开始了。加注推进剂的软管需要进行预冷，以降低液氢和液氧在输送过程的汽化损失。当到达t-3小时时，外贮箱的推进剂已经加满，但贮箱内的推进剂仍然会汽化，不断地从外贮箱顶部的出气孔派到外面，因此仍需不断的补充推进剂。
在t-3小时通常会停止倒计时的时间，在停止计时这段时间内一方面工作人员检查外贮箱的外壁是否结冰，同时航天员们也会被叫醒。因为太空中没有像地球一样的白天黑夜，所以航天员们需要在发射前调节生物钟。而发射的时刻即使是在黑夜，对他们来说也是生物钟早上的开始。起床后，航天员要再次进行身体检查，吃早饭，换上加压服，然后前往发射台。
在发射台上的白屋里会有一组技术人员等候在那里，当航天员到达时协助他们登上轨道器，在确定航天员已经进入航天飞机各就各位之后关闭密封舱盖，离开发射台。此时整个发射台就只剩下了航天飞机和航天员。接下来的时间发射控制中心会对天气、航天飞机的各个部位进行不断的检查，轨道器内的航天员也会不断的核实通讯系统是否正常。
在t-9分钟时会进入最后一次的倒计时暂停，这时发射中心内的所有发射控制人员要再次确认各系统是否正常，并且核实当时的天气情况。如果这次确认中出现任何一点问题，发射都会中止，只有在收到所有系统的确认信息后，发射中心才会开始最后9分钟的发射倒计时。
最后9分钟的发射倒计时
t-9分钟所有系统核实完毕，开始计时
t-7分30秒收回机组通行臂
t-5分辅助动力设备准备就绪，为主发动机的万向支架提供能量的液压发电机提供动力
t-1分收回该在外贮箱顶部的氧气孔通行臂
t-15秒消音系统打开，往发射台底下的防水沟供应淡水，向发射台底部浇水。吸收发射时发动机产生的声波，防止声波对航天飞机的损坏
t-5秒主发动机依次点火
t-0秒固体火箭助推器点火升空
固体火箭助推器一旦点火之后，航天飞机就会飞离地面，不再可能停止，因此在助推器点火之前的每1秒钟，航天飞机的计算机都会对各个系统进行上千次检查，如果这期间有一个系统出现故障，航天飞机会立即停止发射，否则很有可能就会酿成一场灾难。
当到达t时刻时，航天飞机就会上升离开发射台，从远处可以看到航天飞机拖着一条烟柱冲天而