航天飞机是一种载人的太空飞行器。它的最突出优点在于可以反复使用，因此是空间技术发展进程中的一个突破。它为人类探索宇宙、开发太空领域提供了经济实用的工具，所以航天飞机的发明被称为人类通向宇宙之路的又一块里程碑。
在航天飞机诞生之前，人类探索太空的工具，不论是人造卫星、登月飞船，还是随后的太空实验室，都是通过发射一个又一个功率巨大的运载火箭来把它们送上太空的。运载火箭是使卫星和飞船进入预定轨道运行的主要运输工具。
研究、设计和制造这样的运载火箭需要耗费大量的人力、物力和财力，这种代价高昂的运载火箭只能使用一次；每发射一次卫星或飞船都要重新制造一个甚至几个运载火箭。1969年，美国发射的第一次把人送上月球的“土星”5号运载火箭和阿波罗登月飞船，起飞总重量为2800多吨，但除了约5吨重的登月指令舱外，全部器件只使用一次就丢弃在宇宙空间。像这样的发射，每次要花费1750万美元。正因为如此，所以美国的“阿波罗计划”到1972年12月19日， “阿波罗”17号宇宙飞船运载3名宇航员登月归来以后，就此告一段落。
不过，有很多宇航方面的专家不肯罢休，他们始终认为探索宇宙，能为人类带来无法估量的好处。所以，每年仍然有一人批人造卫星飞上天空。美国宇航局的科学家还利用“阿波罗计划”中已造好而没有来得及利用的“土星”5号火箭，成功地发射了太空实验室。然而，由此也带来了麻烦：施放到太空围绕地球运转的人造卫星并不能保证百分之百地投入使用，有时由于装在它“肚子”里的仪器设备发生了意料不到的故障，导致整个卫星失效。像这种局部损坏，只须稍加修理就能正常工作的人造卫星不是很少而是有不少。它们不能发挥作用，只是绕着地球一圈又一圈地转，变成了太空的“流浪汉”；如果碰巧撞上了正在正常飞行的人造卫星，还会引起一场爆炸，那时它们就是十足的“闯祸坯”了。还有那种比人造卫星更复杂、高级：造价更高的太空实验室，一旦它贮存的食物、氧气、实验物品花尽用完以后，无法得到补充，结果也逃脱不了被丢弃的命运。它和失效的人造卫星一样，白白占据了地球上空目前已经显得很“拥挤”的运转轨道的位置。
当然，也可以另外派一艘宇宙飞船到轨道上去给实验室送货上门；但这样一来，问题义涉及到每次要动用一枚只能用一次、价值几千万美元的运载火箭，花费太大了啊!
这种被动局面严重地阻碍了宇宙航行事业的蓬勃发展。因此，研究一种可以重复使用的工具，以便大大降低宇宙航行的成本，就成了人们发展宇宙航行事业的迫切需要。
对于这种未来的运载工具应该具备什么特点呢?各方面的专家为当时还没有出生的“胎儿”勾勒了一副大致的“面貌”：
它必须可以重复使用、经久耐用，在完成了各项任务以后，能像普通飞机一样飞回来在常规机场跑道上平稳降落。
它必须能携带各种各样的人员，包括没有受过专门飞行训练的普通人。
它必须有较宽大的货舱，可以容纳各种各样的物品，而随机的科学家只须通过短距离的通道就能够进入货舱，进行各项理化实验。
它能随时改变自身的运行轨道，跟正在绕地球运转的各种人造卫星、太空实验室靠拢甚至对接，从而对那些失效的人造卫星进行修理保养工作，为太空实验室运送物资，担负太空紧急救援任务。
它必须能施放和回收各种人造卫星，或者作为一种中间站，供飞往其他星球的宇宙飞船起落逗留。
一句话，它是一种具有运载火箭性质、来回于太空与地球之间、像飞机一样的宇宙运输工具，它的名称就叫“航天飞机”。
美国是最早研究航天飞机各种可行方案的国家。从1969年停止“阿波罗计划”以后，就立即集中5万名高级技术人员，花了差不多10年时间和将近100亿美元的研制费用，终于把一张张蓝图上的东西变成了一架真正的航天飞机。1981年4月12日上午7时，在美国佛罗里达州的卡纳维拉尔角肯尼迪空间中心第39号发射台上，升起了世界第一架航天飞机“哥伦比亚”号。从此，宇宙航行的新纪元开始了。
1981年4月12日，世界上第一架航天飞机“哥伦比亚”号，在一片欢呼声中徐徐上升，进入太空，在轨道上遨游了54小时后，安全返回地面。至1991年止，有5架航天飞机曾在太空遨游，其中美国有4架，前苏联有1架。
航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具，是航天史上的一个重要里程碑。
航天飞机是往返于地球表面和近地轨道之间。运送有效载荷(如卫星、物品等)的飞行器，可以重复使用。
航天飞机设计成用火箭推进的飞机，它发射时像火箭那样垂直起飞，返回地面时能像滑翔机或飞机那样下滑和着陆。航天飞机集中了许多现代科学技术成果，是火箭、航天器和航空技术的综合产物。它的特点是可以多次使用(火箭都是一次使用的)，发射成本较低，用途广泛。
美国“哥伦比亚”号航天飞机由一个轨道器、1个外贮箱和2个固体火箭助推器组成。
轨道器是航天飞机最复杂的部分，外形是一个三角翼滑翔机，长约37米，高17．3米，翼展24米，它的货舱能把29．5吨重的有效载荷送上地球轨道，并能把15吨重的有效载荷带回地面。它可乘坐3～7名航天员，在轨道上连续飞行7～30天。
外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一不可回收的部件，用于贮存航天飞机的燃料——液氢和液氧，并向发动机输送燃料。它长47．1米，直径8．38米，装满燃料后重约740吨。
固体火箭助推器内装固体燃料，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78％的动力。它长45．5米，直径3．7米，重约566吨，使用寿命为20次。从1981年4月一1991年4月，航天飞机在太空中飞行了40次，完成了许多科学实验和研究项目，也执行了多次军事飞行任务，取得了许多重大科学技术成果，获得巨大的经济效益。
航天飞机的卓越才能
从航天飞机上发射卫星把卫星送上太空，一般都从地面用火箭发射。在太空运行的航天飞机上，怎么也能发射卫星呢?
大家知道，航天飞机是天地间很好的交通工具，也是用途广泛的航天器，此外，它还有奇特的用处，它还是一种理想的太空发射基地。利用航天飞机。宇航员可以把卫星发射到地球同步轨道，或把宇宙探测器送到遥远的星际空间。从航天飞机上发射卫星，那好比把地面的卫星发射场搬到离地面几百公里高的太空，当然，这个太空“发射场”也需要配备必要的发射设备。
航天飞机的主要发射设施是旋转式垂直发射架，发射架设有支承卫星及末级火箭的托架，摇篮似的托架固定在航天飞机的货舱内。
航天飞机进入太空后，地面测控人员开始测定航天飞机状态，使它保持有利于发射卫星的状态。在弹射前20分钟，根据预定的程序，打开蛤壳式的白色遮阳罩，这时从电视上可以看到一个待发卫星，像婴儿一样静静地“躺”在“摇篮”里。地面控制人员根据卫星状态确定是否可以进行弹射。
弹射前3分钟，航天飞机的通用计算机开始对卫星的末级火箭的程序装置发指令，通知它开始执行预定的程序，启动未级火箭的定时器等。
在弹射前5秒，末级火箭的电子设备使卫星处于待发状态。当倒计时达到“零”时，航天飞机上的计算机发出指令，自动松开夹紧装置，这时呆在“摇篮”里的卫星及其末级火箭在弹簧机构的弹力作用下，以约l万米／秒的速度从货舱弹射出去，并借助弹射时获得的动能开始在太空滑行。然后点燃末级火箭的发动机，使卫星从几百公里的圆轨道进入一条近地点约为300公里、远地点为35860公里的大椭圆转移轨道，卫星与末级火箭离开。卫星靠本身携带的远地点发动机，进入35860公里的圆形地球同步轨道。至此，航天飞机发射卫星的任务就顺利完成了。
航天飞机抓“俘虏”1983年6月18日，航天飞机“挑战者”号第二次飞行。在太空施放和收回前西德卫星是航天飞机“挑战者”号的重要任务之一。 “挑战者”号圆满地完成了这一使命，从而为将来修理在轨道中的卫星或为某些卫星补充燃料打下基础。
在太空飞行中， “挑战者”号上加拿大研制的15米长的机械臂，从货舱里抓住前西德卫星，把它从舱里举出业。这颗一吨半的卫星，形状像个箱子，释放到空中自由运行。 “挑战者”号向下漂动，飞到卫星前面300米距离，然后逼近卫星，把卫星抓住。1小时后，这颗卫星再次被放到太空，让它转动，而“挑战者”号后撤几十米，然后再把卫星抓住，送回货舱。这两次景象壮观的编队飞行，使人们惊叹不已。
“挑战者”号在浩瀚的太空是怎样抓捕卫星的呢?航天飞机在太空运行处于失重状态，释放卫星是很容易的，只要把卫星举起来，然后松开机械臂，卫星就“自由”了。如卫星没有动力，而航天飞机也不作机动飞行，在短时间内卫星与航天飞机在太空运行的相对位置不变。这种飞行状态，就形成航天飞机与卫星的编队飞行。这时航天飞机是随时可以轻而易举抓住卫星的。
如果卫星带动力，即自身带的发动机，就可以随时点火，推动卫星向前或向后或向左或向右运动(这种运动就叫机动飞行)。在失重状态下，只要发动机产生很小的力(如几牛、，就可以做小小的机动飞行。当卫星作机动飞行(可以改变轨道高度或改变轨道平面)时，它与航天飞机的相对位置就拉开了，也许一个在“上”面，一个在“下”面，或两者不在一个轨道平面(卫星运行轨道所构成的平面，称卫星轨道平面)内。对付这种‘“耍花招”的目标——卫星，航天飞机就要付出一点代价。它用轨道交会雷达先搜索、跟踪目标，根据目标位置，航天飞机开动发动机，似警车追捕罪犯汽车那样，加速向目标追去，追捕中根据目标位置，或改变轨道平面，或提高或降低轨道高度，逼近目标，最后把目标抓住。
航天飞机首次在太空释放和收回卫星成功说明，为了营救、修理或使损坏的卫星恢复工作，航天飞机可以把它们从浩瀚的太空中抓来，带回地面，使它们“死而复活”。
在未来空间战中，航天飞机除带武器参战外，它灵巧的机械臂，还可以把敌方的“间谍”——侦察卫星抓来，带回地面“审讯”，因此，不能忽视航天飞机的军事用途。
太空修理卫星自1957年前苏联发射世界上第一颗人造卫星以来，各国已向太空发射了数千颗人造卫星，然而“病”者甚多。1984年世界上第一个为卫星“治病”的“医生”出现了，它就是“挑战者”号航天飞机。
1984年4月6日， “挑战者”号航天飞机载着5名机组人员从美国卡纳维拉尔角腾空而起，奉命修复“太阳活动峰年观测卫星”。这颗卫星是1980年发射的，用于在太阳活动峰年测定太阳耀斑数据，仅使用9个月，就“卧”床休息，不能正常工作了。
起飞45分钟后， “挑战者”号航天飞机就飞达与“太阳活动峰年观测卫星”相接近的高度。4月8日，航天飞机驶至距卫星60米处，并逐渐接近至12米处，宇航员纳尔逊带一具捕捉装置离开航天飞机作太空行走捕捉卫星，由于捕捉装置难以咬紧卫星突起部分，未能成功。接着宇航员哈特操纵长达15米的机械臂去抓卫星，尝试4次均未奏效。4月10日，当卫星处于良好状态时，宇航员操纵着长长的机械臂，慢慢插入卫星两块太阳帆板之间，终于逮住了卫星，并将其固定在航天飞机舱内的修理台上。4月11日，宇航员纳尔逊和霍夫坦手持价值100万美元的电扳手、动力改锥、剪刀等修理工具，更换了2个损坏了的组件，卫星修理好了。整个修理持续了3小时20分钟，比原计划提前2个多小时。4月13日， “挑战者”号航天飞机完成了它的历史使命，顺利地返回地面。
“挑战者”号航天飞机在太空捕捉和修理卫星F戊功，不仅具有较高的经济价值，而且还具有重要的军事意义，它开创了航天器的新时代。
航天飞机上的故事
第一个女宇航员1983年6月18日，美国“挑战者”号航天飞机第二次从佛罗里达州的肯尼迪航天中心发射上天，绕地球飞行98圈后，于6月24日在加利福尼亚州的沙漠里顺利降落。莎莉·赖德就是世界上第一位乘坐航天飞机的女宇航员。
莎莉·赖德身高1．67米，出生于加利福尼亚州洛杉矶郊外的恩雷诺。她自幼爱好体育，曾获国家级运动员称号。1973年在斯坦福大学获物理和英语两项硕士学位，她后来又获天体物理学博士学位。1977年她在斯坦福大学学报上，看到国家航空和航天局招收宇航员的广告后，她就报了名，想试一试。结果非常幸运，她被美国航空和航天局选中了。
1978年，莎莉·赖德在训练中与另一名宇航员史蒂夫·霍利结识，于1981年喜结良缘。
莎莉·赖德在为期6天的航天生活中，出色地完成了任务。 “挑战者”号航天飞机在这次航行中创造了航天史上七项第一，其中与莎莉·赖德有关的就有4项。她自豪地说，我参加宇宙航行的目的不是为了名利，而是为了航天事业。
华人宇航员王赣骏1985年4月29日，“挑战者”航天飞机进入太空，开始了7天的太空飞行。这次飞行中，第一位美籍华人宇航员王赣骏做了一项太空科学实验。他是第一位遨游太空的华人。
王赣骏祖籍江苏盐城，1940年6月16日生于江西南昌，童年在上海度过。10岁随家迁往台湾、香港，1963年获物理博士学位，1972年在美国国家航空和航天局下属的喷气推进实验室工作。
1976年，王赣骏提出“失重条件下液滴状态研究”的太空实验课题，不久，这个课题被选为航天飞机上的科学实验项目。1984年，王赣骏被选定为参加太空科学实验的科学家，并负责自己提出的“失重条件下液滴状态研究”课题的实验工作，这样，王赣骏成为世界上第一个登上航天飞机操作自己设计的试验的科学家。
失重条件下液滴状态研究实验是怎么进行的呢?王赣骏花了多年时间，为太空实验进行了紧张的地面准备工作。在航天飞机上，他放了一个空箱子，从箱子的一边伸进一根细管，液滴从这个管子的口中“吐”出，吐出时液滴的大小可以调节。从箱子的四壁发出声波来驱动漂浮在空箱中的液滴，由摄像机和电子计算机记录下液滴形状变化和运动情况。宇航员也可透过箱子的玻璃口观察液滴的变形与运动。
试验由王赣骏亲自操作。在失重情况下操作试验是不容易的事，因为拿在手中的工具无论大小都没有重量，手的动作幅度掌握不住，手边的工具不小心一碰，就会飘得无影无踪。飞行一开始，液滴试验设备就发生故障。王赣骏连夜抢修，加班加点，1天工作15小时，花了2天时间才修好，终于成功地进行了失重条件下液滴形状和运动的试验研究，取得了大量宝贵的资料。
王赣骏在太空所做的失重条件下的液滴动力实验，即在失重状态下的流动力学研究，不仅对研究**在失重条件下的变形和运动具有理论意义，而且为在失重条件下悬浮冶炼技术奠定实验基础，同时对无重力无容器情况下的物质加工也有重要应用价值。
妈妈宇航员安娜1984年l 1月7日，一位当母亲不久的宇航员，乘航天飞机在太空遨游了8天，然后才顺利返回地面。这位女宇航员就是安娜·费希尔。
安娜是美国宇航局1978年选中的6名女宇航员之一(她们是麦加勒脱、凯思林、朱迪思、沙利、季农和安娜)，她原是个医生。当时安娜和她的丈夫维力亚姆·费希尔在一所医院刚刚结束学习。宇航局找安娜谈话时，年青的夫妇正在度蜜月。
安娜童年喜欢读宇宙航行之类的书，她12岁时曾说过： “等我长大了，那时有了航天站，在那里工作该多有意思啊!”
1978年，他们夫妻同时向航宇局提出申请当宇航员。经过多次测验，安娜首先被录取了，比她的丈夫维力亚姆早了两年。
紧张的宇航员生活开始了，他们要学习物理学、气象学；学习驾驶各种飞机……在6年的训练中，她决定要个小孩，因为她已35岁，维力亚姆38岁了。
她怀孕的头5个月里，除了安娜的丈夫没人知道此事，因为安娜不愿放弃飞行训练。那时，她正在佛罗里达州的肯尼迪航天中心集训。她担负的任务中，一项是如何在发生意外情况下，对宇航员实施急救。在她之前，女宇航员从来不从事这一工作。原因是男宇航员身高、体重和体力都大大超过女宇航员。安娜接受这次任务时想：我要向人们显示，一个妇女是怎样从座舱里把那些大块头男人拖出来的。这时安娜已怀孕4个月了，可谁也不知道。
训练开始了。安娜先从指令长位置上拖出一个宇航员，然后从驾驶员座位上拖走另一个……
一个月以后，安娜终于承认自己已经怀孕了。
正当安娜的小女儿一岁时，安娜与另4名男宇航员乘航天飞机进入太空。当人们问安娜，把女儿丢下这么长时间能放心吗?安娜回答： “我的心情要比一个姑娘沉重得多。”
安娜，一位出色的妈妈宇航员。
震惊世界的航天事故人类为了充分利用太空环境，需要把人员和设备送人太空。在80年代之前，人们只能用火箭来完成这种任务。随着人类太空活动的展开，人们迫切需要如同飞机一样可重复作用的交通工具，于是一种新型航天器——航天飞机诞生了。
1986年1月28日上午， “挑战者”号航天飞机乘载7名宇航员准备起飞。他们是载荷专家、休斯公司工程师、41岁的格雷戈里·贾维斯；第一位太空教师、37岁的克里斯塔·麦考利夫；职业宇航员、飞行任务专家、35岁的罗纳德·麦克奈尔；美籍日裔职业宇航员、飞行任务专家、39岁的埃利森·鬼冢；职业女宇航员、飞行任务专家、36岁的朱迪恩·雷斯尼克；职业宇航员、机长、46岁的弗朗西斯·斯科比；职业宇航员、驾驶员、40岁的迈克尔·史密斯。
ll时38分， “挑战者”号从卡纳维拉尔角腾空而起，发射场看台上欢声雷动，世界上第一位太空女教师麦考利夫所在学校的礼堂里鼓乐齐鸣。
突然，碧空传来一阵巨响，航天飞机与地面的无线电联系骤然中断，“挑战者”号在数秒钟内化成一团火球，从火球的浓烟中散射出的无数碎片像流星雨一样散落在大西洋海面。
在发射场观看的数千名观众和地面操作人员，以及在荧光屏前观看发射实况的电视观众，都被这一突然事件惊呆了。没有一个人愿意相信眼前发生的这一可怕情景是事实，但又不得不承认， “挑战者”号失事了!
“挑战者”号升空约73秒爆炸，7名宇航员全部遇难的消息，闪电般地传遍全球，世界各国数以亿计的人收看了这一事件的实况录像，这一特大新闻轰动全球。
爆炸是怎样引起的呢?调查人员在研究录像和照片时，发现起飞后不久，挂在外燃料箱上的一枚固体助推火箭的密封装置破裂，引起燃料箱发生爆炸。这是航天史上最大的事故。
“挑战者”号爆炸并未影响航天事业的发展，它只能激励人们继续前进，在总结经验的基础上，以新的步伐发展航天事业。