航天飞机是一种为穿越大气层和太空的界线（高度100公里的关门线）而设计的火箭动力飞机.它是一种有翼、可重复使用的航天器,由辅助的运载火箭发射脱离大气层,作为往返于地球与外层空间的交通工具,航天飞机结合了飞机与航天器的性质,像有翅膀的太空船,外形像飞机.航天飞机的翼在回到地球时提供空气煞车作用,以及在降跑道时提供升力.航天飞机升入太空时跟其他单次使用的载具一样,是用火箭动力垂直升入.因为机翼的关系,航天飞机的酬载比例较低.设计者希望以重复使用性来弥补这个缺点.
虽然世界上有许多国家都陆续进行过航天飞机的开发,但只有美国与前苏联实际成功发射并回收过这种交通工具.但由于苏联瓦解,相关的设备由哈萨克接收后,受限于没有足够经费维持运作使得整个太空计划停摆,因此全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务.
航天飞机是一种垂直起飞、水平降落的载人航天器,它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储箱三大部分组成.
一、外部燃料箱
外表为铁锈颜色,主要由前部液氧箱、后部液氢箱以及连接前后两箱的箱间段组成.外部燃料箱负责为航天飞机的3台主发动机提供燃料.外部燃料箱是航天飞机三大模块中唯一不能重复使用的部分,发射后约8.5分钟,燃料耗尽,外部燃料箱便被坠入到大洋中.
二、一对固体火箭助推器
这对火箭助推器中装有助推燃料,平行安装在外部燃料箱的两侧,为航天飞机垂直起飞和飞出大气层进入轨道,提供额外推力.在发射后的头两分钟内,与航天飞机的主发动机一同工作,到达一定高度后,与航天飞机分离,前锥段里降落伞系统启动,使其降落在大西洋上,可回收重复使用.
三、轨道器
即航天飞机本身,它是整个系统的核心部分.轨道器是整个系统中惟一可以载人的、真正在地球轨道上飞行的部件,它很像一架大型的三角翼飞机.它的全长37.24m,起落架放下时高17.27m；三角形后掠机翼的最大翼展23.97m；不带有效载荷时质量68t,飞行结束后,携带有效载荷着陆的轨道器质量可达87t .它所经历的飞行过程及其环境比现代飞机要恶劣得多,它既要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速和水平着陆的气动外形,又要有承受再人大气层时高温气动加热的防热系统.因此,它是整个航天飞机系统中,设计最困难,结构最复杂,遇到的问题最多的部分. 轨道器由前、中、尾三段机身组成.前段结构可分为头锥和乘员舱两部分,头锥处于航天飞机的最前端,具有良好的气动外形和防热系统,前段的核心部分是处于正常气 压下的乘员舱.这个乘员舱又可分为三层：最上层是驾驶台,有4个座位,中层是生活舱,下层是仪器设备舱.乘员舱为航天员提供宽敞的空间,航天员在舱内可穿普通地面服装工作和生活.一般情况下舱内可容纳4~7人,紧急情况下也可容纳10人. 航天飞机的中段主要是有效载荷舱.这是一个长18m ,直径4.5m,容积300m3的大型货舱,一次可携带质量达29t 多的有效载荷,舱内可以装载各种卫星、空间实验室、大型天文望远镜和各种深空探测器等.为了在轨道上施放所携带的有效载荷或回收轨道上运行的有效载荷,舱内设有一或二个自动操作的遥控机械手和电视装置.机械手是一根很细的长杆,在地面上它几乎不能承受自身的重量,但是在失重条件下的宇宙空间,却可以迅速而灵活地载卸10t多的有效载荷.航天飞机中段机身除了提供货舱结构之外,也是前、后段机身的承载结构.
航天飞机的后段比较复杂,主要装有三台主发动机,尾段还装有两台轨道机动发动机和反 作用控制系统.在主发动机熄火后,轨道机动发动机为航天飞机提供进入轨道、进行变轨机动和对接机动飞行以及返回时脱离轨道所需要的推力.反作用控制系统用来保持航天飞机的飞行稳定和姿态变换.除了动力装置系统之外,尾段还有升降副翼、襟翼、垂直尾翼、方向舵和减速板等气动控制部件.
