航天飞机是人类历史上最引人注目的天地往返工具
由于采用技术过于复杂，维护和使用成本远远大于一次性运载火箭，以及运载效率极低、安全设计方面的不足等原因，航天飞机不得不退出载人航天历史舞台
美国研制的航天飞机是人类历史上最引人注目的天地往返工具。从1981年4月12日哥伦比亚号航天飞机的首次飞行，到2011年7月21日亚特兰蒂斯号航天飞机的谢幕之旅，航天飞机共进行了135次发射，取得了无数的科技与工程成果，在人类载人航天史上谱写了壮丽的诗篇，但由于挑战者号和哥伦比亚号两次巨大的灾难，也导致美国最终放弃了这种天地往返工具。
航天飞机在发展过程中采用了当时最先进的技术，例如可重复使用的防热材料等。它在返回过程中具有良好的机动性能，与飞船相比，可以利用机翼的升力在返回过程中进行更大范围的机动。而且航天飞机在发射与返回过程中的环境条件也不像飞船那样恶劣，使得很多普通人都有机会乘坐它进行太空旅行。航天飞机还具有很强的在轨操作能力，可以将8名航天员与有效载荷一同送上太空，并能将很大质量的载荷带回地面。这就使很多的太空维修任务和太空回收任务成为可能。
在航天飞机的飞行任务中，有发射卫星和行星探测器的任务，也有执行卫星维修与回收的任务，特别是航天飞机对哈勃号太空望远镜的数次维修，挽救并延长了它的任务寿命。航天飞机拥有可执行复杂操作的机械臂，有可敞开的巨大货舱，因此能够担当“太空工棚”的角色，复杂的国际空间站建设任务就是利用航天飞机的这一优势完成的。应当说，没有航天飞机，国际空间站巨大的桁架结构将很难构建。
然而，由于航天飞机所采用的技术过于复杂，导致其维护和使用成本远远大于一次性运载火箭。而且由于其采用了人货混合的运输方式，导致其运载效率极低：航天飞机的起飞重量接近土星五号巨型火箭的量级，其货物运载能力却只有大约24吨，再加上它在安全设计方面的不足，两次事故共14名宇航员丧生的巨大惨剧，导致美国不得不让它退出载人航天的历史舞台。
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