美国原来计划建立一个空间运输系统，包括航天飞机、空间拖船和一个大型积木式空间站三大部分。后来因为打越南战争等原因，没钱，就决定只搞航天飞机。这是根据航天飞机比较实用的特点决定的。
航天飞机有一个主要特点是“可重复使用”。它能像飞船一样垂直起飞，能像卫星一样绕地球轨道运行，还能像普通飞机一样水平着陆。估计可以重复使用100次。以前发射“阿波罗”飞船登月，飞船和火箭都只使用一次就丢弃了，一次就要花去1亿7500万美元。发射低轨道的人造卫星和载人飞船每次也要耗费好几千万美元。使用航天飞机可以大大降低费用。它的另一个重要特点是装的货多，可以一次把几十吨货定期送入地球轨道。此外，它还具有“太空旅游”的潜在价值，因为它和普通飞机乘坐的感觉差不多，将来人们就可以乘坐航天飞机往返于地面和太空，成为太空的“游客”。
航天飞机的设计方案有好多种，1976年才确定下来。它的外形类似于普通飞机，它竖立在发射台上的样子，就像一只银白色的大飞蛾趴在大树干上一样，它由机头、机身、机尾以及两个三角形机翼和垂直尾翼构成，与一架大型喷气式客机差不多大小。
机头部分是乘员舱，也叫座舱。通常可容纳3个宇航员和1~4个实验技术人员。机身部分是货舱，可装20~30吨货物。舱内装有机械臂，它可以伸展自如地把货物抛入轨道，把轨道上的货抓进舱，还可以释放、捕获卫星和飞船呢！机尾装3台主发动机，另有2个变轨发动机。这3台主动机推力大得很，它就像个“渴死鬼”，每秒钟“喝进”508千克的推进剂液体。它是为航天飞机发射点火用的。尾翼和两个三角形机翼，可以使航天飞机在进入大气层后保持稳定、像普通飞机一样滑翔、着陆。
航天飞机进入大气层时与大气剧烈摩擦，要经受从-110℃到＋1648℃的温度环境，这样的高温会使飞机的外壳融化。工程师们最后选用了一种可重复使用的高温防热瓦，它的绝热性能好得令人吃惊！0.5厘米厚的防热瓦，一面烧得通红，另一面用手摸竟然还是冰凉的。航天飞机外表共贴了3100块形状不同、重量不等的防热瓦。因为这种瓦实际上也是一种“砖”，所以，人们给航天飞机还起了个浑名叫“飞砖”。
航天飞机的机尾有3台主发动机，前面说过，每秒钟要“喝”508千克推进剂液体，像河水一样的液体不能装在机身里，而是贮存在外挂燃料箱中，外挂燃料箱是航天飞机四大部件中最大的一个，有十几层楼那么高，可装700余吨推进剂。轨道器和两个固体火箭助推器都捆缚在它的背上。在航天飞机的主要部件中，外挂燃料箱是唯一不回收的。它在航天飞机即将入轨前分离开去，然后掉落在太平洋或者印度洋。
航天飞机还有两个固体火箭助推器，人称超级大力神。它和3台主发动机同时点火，使航天飞机腾空，经过115秒之后，大约在40千米的高度与航天飞机分离，借助降落伞降落在海面上，由专门的舰船回收，预计可以重复使用20次。
美国航天计划中第一架原型机被命名为“企业号”，编号101。1976年9月17日，被拖出了罗克威尔的帕玛戴尔总装大楼。“企业号”不进入空间轨道，只是进行着陆等一系列试验，1977年2月8日进行第一次不载人试飞。它被固定在波音747飞机身上隆隆升空。以后又进行了4次类似试飞，证明“企业号”具有良好的适航性能，到1977年6月22日，又进行了3次有人驾驶的飞行试验，结果都很理想。8月12日，“企业号”第一次放“单飞”，顺利地着陆在预定的湖床上。10月26日又进行了一次有人驾驶的自由飞行试验，并使用加利福尼亚爱德华兹空军基地的跑道完成了着陆试验，所有这些飞行和着陆试验表明，只需再进行一些小试验，航天飞机就可以进入太空飞行了。
“哥伦比亚号”航天飞机
1981年4月12日清晨，耗资近200亿美元的航天飞机“哥伦比亚号”竖立在巨大的发射台上，准备开始它的处女航。
卡纳维拉尔角人山人海。飞行控制室外面的新闻席上，云集着来自美国各地和世界各国的记者和摄影师，发射场方圆几十千米，有上百万观众正在急切地等待着发射时刻的到来。
这次航行的宇航员是约翰·扬和克里平。当晨曦的第一线曙光出现在东方时，机舱就和外界完全隔绝了，他们无暇欣赏美丽的晨景，也顾不得人群的喧闹，他们正忙着各项检查，等着起飞，克里平的心跳每分钟130跳，他是第一次上天，而扬只有每分钟80多跳，他已经是第5次经历航天飞行了。
当地时间7点整，一声巨响，航天飞机抖动了一下，徐徐起飞。成千上万的围观者们看到了一幅无比奇异的景色：腾空的速度比想象得快，尾部喷出的火舌是橘黄色，180米长，60米宽，烤得外挂燃料箱发出耀眼的白色光泽。长长的灰白色塔柱形烟雾一直拖到发射架。
起飞后2分钟，固体火箭助推器开始脱离。佛罗里达海滨观看的人群，清楚地看到两支像铅笔那么细的火箭从正在爬离的航天飞机上脱离开。5分钟后，火箭落入大西洋，然后被回收，留着以后再使用。
完成了上升过程，宇航员们立刻把外挂燃料箱甩掉，让它溅落在海洋里。他们认为要尽量避开澳洲大陆，因为那里的居民对1979年天空实验室的碎片雨一直心有余悸。发射后10分30秒左右，航天飞机开始调整轨道。20分钟后，又一次调整点火。“哥伦比亚号”终于进入了一个稳定而理想的运行轨道。
这时，克里平进行打开货舱大门的试验，这项试验很关键，目的是为了把舱内的大量余热散发到空间去，否则就要尽快返航。
两扇大门完全打开了，实况通过海底电缆送到美洲大陆，传到休斯敦控制中心。地面监视人员突然惊奇地发现：每个发动机外部都有几块防热瓦脱掉了。新闻记者和观众中立刻引起很大骚动。据传只要有一块防热瓦脱落，就会使“哥伦比亚号”返回时焚毁。后来，地面专家判断因为脱落是在发动机部位，不是机腹和机翼，情况不会那么严重，一场虚惊!
接着，宇航员们对各个系统进行了测试。然后，关上舱门，又经过两次变轨，开始踏上归途。
4架T-38歼击机立即从爱德华兹空军基地起飞，它们的任务是在12000米高空与“哥伦比亚”号会合，跟踪着它一直到降落，并且拍摄下所有的飞行情景。
“哥伦比亚号”进入大气层以后，进行了4次翻滚飞行。18时17分，飞抵基地上空，随即，在15500米高空发出了突破音障的两声巨响。
18时22分，航天飞机在干湖床上安全着陆，观众中爆发出一阵欢呼。电视记者立刻向观众报告说：“真是令人难以置信!一切都好像是在洛杉矶民用机场那样简单，可是要知道他们是从空间飞回来的啊!”
举世瞩目的“哥伦比亚号”处女航结束了，人们用彩旗和鲜花迎接两位勇敢的空间探险英雄，人类向着宇宙开发的宏伟目标又迈出了一大步。
商业应用--得天独厚
“哥伦比亚号”首航成功以后，又进行了4次试飞，结果都比较顺利。1982年11月11日，“哥伦比亚号”的第5次飞行是第一次商业飞行。将美国和加拿大的两颗通信卫星带到空间，设放在300千米的轨道上，然后再用星上火箭，将卫星送入太平洋的赤道上空，与地球同步运转。推计算，用航天飞机发射一颗同步通信卫星，仅需900万美元，只占火箭发射费用的1/4。
航天飞机一旦投入商业应用，空间实验室必然会成为它的“大主顾”。1983年11月28日，“哥伦比亚号”第9次起飞。这次，它的货舱里正躺着欧洲空间局耗资近10亿美元，历经十几年研制成功的大型组合式空间站--“空间实验室1号”。
“空间实验室1号”上将进行由奥地利、比利时、法国、丹麦、原联邦德国、西班牙等14个国家提出的77项科学探测和试验，这些项目有宇宙生物学、宇宙医学、天文学、地球观测、空间加工等8个内容。其中美国也有15项，日本1项。
当今世界的科学前沿没有哪一项不跟“空间”有关，没有哪位科学家不想到空间实验室去作研究，申请在空间实验室进行试验的项目多得不计其数。所以，航天飞机的商业前景好得很!
美国的第三架航天飞机“发现号”的首次飞行也是一次商业飞行。它在头3天的飞行中每天发射一颗通信卫星，创造了三发三中和在一次发行中连续发射3颗卫星的纪录。美国总统里根为此还专为机组人员发了贺电。
“发现号”的这次飞行有6名宇航员，其中最引人注目的是查尔斯·沃克，他是麦克唐纳·道格拉斯公司的工程师。公司老板花了8万美元让他接受宇航训练，专门到天上去提炼一种“灵丹妙药”。到底是什么药呢？当然是绝对秘密。据各种猜测报道，它可能是一种激素，可以治疗地球上的绝症。航天飞机着陆后不到5小时，公司立刻从机上取出药品，派专机送给圣路易斯的生物专家，分装在10毫升的小瓶子里后，再空运到新泽西州的药物实验室，经过处理后开始在动物身上做试验。
“发现号”的飞行成功因此具有了不寻常的意义：它开创了空间商业化的新纪元，标志着大老板们也要进入太空“抢美元”了。
除了“哥伦比亚号”和“发现号”，美国还先后研制和发射了“挑战者号”、“阿特兰蒂斯号”和“奋进号”航天飞机。1986年1月“挑战者号”升空1分钟后自行爆炸，美国的航天事业受到一次严重挫折。经过2年多的事故调查分析。对航天飞机作了几百处改动。1988年4月，“发现号”重返太空，释放了一枚卫星，进行了11项科学试验。“奋进号”于1992年5月7日进行了首次飞行。3名宇航员徒手捕捉住了在轨道上翻滚的“国际通信卫星6号”。
通过一系列的飞行，美国宇航局认识到，航天飞机也有一些致命的弱点。它每次发射以后都要检修。它不可能像“普通飞机那样频繁使用”。这样一来，发射费用就比原先预算的要高不少。另一方面，世界各国各行各业用户的订货单在排着队，怎么解决这一矛盾，美国人正在伤脑筋。另外，除了俄罗斯，英、法、德、日等有经济实力的国家也在热衷于研制一种小型航天飞机。当航天飞行真的像普通飞机一样地进入商业应用，人类就会真正进入空间生活时代了!
国际宇宙空间站
--历史的大转折1995年6月29日，美国“阿特兰蒂斯号”航天飞机与俄罗斯的“和平号”空间站首次对接成功，并结伴飞行6天，两国的10位宇航员在“和平号”上握手言欢，合影留念，一起完成了28个实验项目。
美国航天飞机与俄罗斯空间站的首次对接成功，标志着美、俄两国正在从空间对抗转向空间合作，同时，也标志着人类航天史正经历着一次历史的大转折。
20世纪60年代和70年代，为了抢先开辟飞往空间的通道，进而控制和利用空间，美、苏两国竞相研制航天飞机和空间站。美国以发展航天飞机见长，从1981年-1995年，已造出5架航天飞机，做了69次飞行，其卓着功绩独霸天下。发展空间站也卓有成效，目前是空间站建设的“大哥大”。俄罗斯建立了“礼炮号”和“和平号”空间站，而且宇航员在空间的飞行时间已达443天，大大超过了科学家原先预定的一年飞行极限时间。
然而，美、苏两国都不满足已取得的成绩，前苏联在建立空间站的同时也在试制航天飞机，“暴风雪号”航天飞机于1988年升空。可前苏联解体后，至今未能再做进一步的载人飞行。美国则在1984年提出了建立永久性空间站的计划，旨在和前苏联的“和平号”空间站分庭抗礼。