航天飞机进入60年代，欧洲许多国家对发展航天飞机产生了浓厚兴趣，并希望与美国合作，但此时美国正全力以赴地开展登月计划，无暇旁顾，失去财力和技术支持的航天飞机研究只能陷入停滞。
直到1972年，美国才正式启动航天飞机计划，经过对方案的论证及研制经费、技术能力和时间的权衡后，最终选择了一个两极式、部分可重复使用的航天飞机的折中方案，并将其作为70年代美国航天计划的重点。
1981年4月12日美国东部标准时间上午7点零398秒，世界上第一架实用的航天飞机“哥伦比亚号”从肯尼迪空间中心的39A发射台上起飞，在三台主发动机和两台助推发动机高达340万千克的推力下，轨道器稳稳地进入2413千米高的圆形轨道。“哥伦比亚号”绕地球飞行了36圈后，于14日安全返回大气层，并着陆成功。
这次的首发成功，标志人类载人航天进入了一个新纪元。
知识点
音速与超音速
声音的速度会因为气温的不同或气压的不同，而有所不同。那么，人们是如何定义音速和超音速的呢？人们把声音在15℃的空气中的速度，即340米每秒规定为物理学上的音速，大约是1224千米每小时。
超音速是指速度比340米每秒大的状态，比这个速度小的速度称作亚音速，等于340米每秒的速度为穿音速。
音速的单位是马赫，如果超音速飞机的飞行速度是25马赫，那就是340米每秒乘以25，等于850米每秒。
航天多面手——航天飞机
航天飞机是以火箭发动机为动力发射到太空，能在轨道上运行，且可以往返于地球表面和近地轨道之间，可以部分重复使用的航天器。它由轨道器、固体燃料助推火箭和外贮箱三大部分组成。从功能上讲，航天飞机能够用于人造卫星等有效载荷的发射，能够像飞船一样搭载航天员进行航天飞行，能够像小型空间站那样开展各类空间科学研究与实验，因此它同时具备运载火箭、宇宙飞船、空间站的功能，因而被称为航天多面手。
在综合了上述各类发射工具和航天器能力之外，它还具有一些独特的能力，比如一次发射载荷的数量更多，一次承载航天员人数比飞船更多；能够处于常备状态，可以迅速发射以应对轨道上的突发事件；对航天员的要求降低，使普通人也可参加航天飞行；能够为长期性空间站提供更好的服务，等等。
20世纪七八十年代，美国、苏联、法国和日本等国相继开始研制航天飞机，但由于技术和资金等原因，至今只有美国成功建造，并实际执行了太空任务，其中“企业号”为样机，另外有5架工作机，分别是“哥伦比亚号”、“挑战者号”、“发现号”、“阿特兰蒂斯号”和“奋进号”。
“企业号”航天飞机
首次航天飞机发射前20个月1976年9月17日，人类历史上第一架航天飞机被拖出了罗克威尔的帕玛戴尔总装大楼。这架编号为OV—101、取名“企业号”的航天飞机是美国航天飞机计划中第一架原型机。
“企业号”航天飞机长37.2米，宽23.8米，高174米，空重72.6吨，载荷舱长18.2米，宽4.6米，能将29.5吨重载荷送上370至1110千米高的空间轨道，并可从空中带回1.45吨重载荷。在具有辅助电源的前提下，“企业号”可在太空停留30天，并可执行各种太空使命。
但实际上它是一个纯粹的测试平台，没有发动机，没有设备，没有任何功能。本来“企业号”是准备作为“哥伦比亚号”之后的第二架航天飞机的，但是后来美国国家航空航天局发觉改装测试平台STA—099（后来的“挑战者号”）更划算，而后来“奋进号”又被建造出来，“企业号”就再也没有上天的机会了。
在加利福尼亚肯尼迪空军基地的研究中心里，“企业号”被用于各种ALT（返回及着陆）测试，包括被一台波音747飞机背负运输的飞行测试，以及后来自由飞行的着陆测试。在ALT测试以后，“企业号”还被竖起来，装配好燃料箱和助推火箭，在发射状态下进行测试。
尽管“企业号”航天飞机从未飞上太空，但在它身上所得到的宝贵试验数据，为其后的第一架实用航天飞机“哥伦比亚号”的顺利升空奠定了基础。
“企业号”在完成了测试使命后，被收藏在史密桑尼亚协会的博物馆里，直到2003年“哥伦比亚号”航天飞机失事，“企业号”上的玻璃瓦才又被拆下进行测试，以调查“哥伦比亚号”的失事原因。
“哥伦比亚号”航天飞机
美国“哥伦比亚号”航天飞机1981年4月12日首次发射，是美国最老的航天飞机。截至到2003年1月16日，“哥伦比亚号”共飞行了28次。
美国“哥伦比亚号”航天飞机它的名称来自于一位美国船长罗伯特·格雷的单桅帆船。1792年5月11日，格雷和他的船员穿过了河口宽达1000英里的危险沙洲，到达了今天的东南哥伦比亚、加拿大和华盛顿—俄勒冈的边界，这条河流从此便由此船命名。格雷是第一个完成环球航行的美国人，他和他的船员驾驶着“哥伦比亚号”满载着水獭皮到达了法国、中国，又回到了波士顿。
后来又有其他的船使用这个名字，所以“哥伦比亚号”传播开来，以至于“阿波罗11号”飞船登月计划中的指令舱也起名为“哥伦比亚”。
“哥伦比亚号”机舱长18米，能装运36吨重的货物。它的外形像一架大型三角翼飞机，机尾装有三个主发动机和一个巨大的推进剂外贮箱，里面装着几百吨重的液氧、液氢燃料。它附在机身腹部，供给航天飞机燃料进入太空轨道。外贮箱两边各有一枚固体燃料助推火箭。整个组合装置重约2000吨。
在返航时，它能借助气动升力的作用，滑行上万千米的距离，然后在跑道上水平降落。在滑行中，它还能向两侧方向作2000千米的机动飞行，以选择合适的着陆场地。
美国航天员和一名以色列航天员2003年2月1日，“哥伦比亚号”航天飞机在代号STS—107的第28次任务重返大气层的阶段中与控制中心失去联系，并且在不久后被发现在德克萨斯州上空爆炸解体，机上7名太空人全数罹难。这是继1986年“挑战者号”爆炸后，美国发生的第二次航天飞机失事事件。
事故发生后，“哥伦比亚号”航天飞机事故独立调查小组公布了关于航天飞机失事原因的最终报告。报告指出，是美国国家航空航天局长期以来在安全问题上的放松和疏忽导致了这起悲剧的发生。
为了避免事故的再次发生，美国国家航空航天局对航天飞机进行了改进，其内容包括：重新设计附着在航天飞机外部燃料贮箱上的泡沫防热瓦；调整航天飞机防热系统；改进航天飞机在发射时的地面拍摄和雷达探测范围；在航天飞机上安装多台摄像机，以便补充拍摄发射图片；研究改变航天飞机返回时的轨道，尽可能使机翼前缘和隔热瓦的加热温度最低。
2006年7月，美国航天飞机再次恢复飞行。