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美国航天飞机是当代唯一投入实用的航天飞机，共建造了五架，到2003年1月16日止，发射113次，其中“哥伦比亚”号28次，“挑战者”号10次，“发现”号30次，“亚特兰蒂斯”号26次，“奋进”号19次，上天达664人次。损失两架——“挑战者”号和“哥伦比亚”号。
2005年2月18日美国航空航天局宣布，以美国女航天员科林斯为机长的7名航天员将在5月15日-6月3日乘“发现”号航天飞机飞入太空，从而揭开“哥伦比亚”号失事后人类航天飞机重新飞行的序幕。
本期杂志发稿前收到最新消息，“发现”号航天飞机的发射时间由5月份推迟至7月份，暂定为7月13-31日。最终是否如期进行，还取决于天时地利人和。
三大构件
耗资数百亿美元研制出来的美国航天飞机由轨道器、外贮箱和2个固体助推火箭三部分组成，其中轨道器可重复使用100次，轨道器上的主发动机可重复使用50次，固体助推火箭可重复使用20次，外贮箱则只能用一次。
外型像普通飞机一样的轨道器是航天飞机的主体，也是航天飞机最复杂的组成部分。它的大小跟一架大型喷气式客机差不多，内部结构也类似。
轨道器是整个系统中唯一可以载人且真正在地球轨道上飞行的组件，所经历的飞行过程及环境比普通飞机要恶劣得多，因此既要有适于在大气层中作高超音速、超音速、亚音速飞行和水平着陆的气动外形，又要有承受再入大气层时高温气动加热的防热系统。
轨道器用普通铝合金制成，贴有3万多块防热瓦，能以340-365千米／小时的速度在3千米长跑道上着陆，可在轨道上持续工作7～30天。
其机体分机头、机身和机尾三段。机头是乘员密封舱，处于正常气压下，容积为71．5米3，能容纳3-7人(理论上最多可载10人)。机身是一个长18米、直径4．5米、容积300米3的大货舱，能装20～30吨货物，并可从太空运回10多吨的货物。它曾把欧洲“空间实验室”、各种卫星和多个深空探测器带入太空。货舱内还装有可伸可屈、随意转换方向的遥控机械臂，最远可伸到15米远的地方。航天员能通过电视或目视观察，准确地操纵机械手。机尾装有3台以液氢／液氧为推进剂的主发动机，还有2台变轨发动机。每台主发动机长4．87米，重达3178千克，喷管底部的直径为2．29米，能产生1780千牛的推力。
轨道器的三角形机翼和垂直尾翼可使航天飞机在返回地球的过程中，能像普通飞机一样，在大气层中飞行。
外贮箱是航天飞机最大的部件，也是唯一的不可回收部件，位于轨道器下方，用于贮存液氢和液氧推进剂，供主发动机使用。它还连接着轨道器和固体火箭助推器，从结构、气动和载荷上，构成航天飞机和谐的整体。它由液氧箱、液氢箱和箱间段组成，用铝合金制成，外表面敷有泡沫和软木隔热层。
2个固体火箭助推器平行装在外贮箱两侧，为航天飞机垂直起飞和飞出大气层提供约78％的推力，是迄今飞行过最大的，也是世界第一台可重复使用固体火箭发动机。它以3094米／小时的速度把航天飞机送到距地面45千米的高空，然后与航天飞机分离，溅落到大洋上并被回收，整修后等待下一次飞行。其固体燃料先分段浇铸，然后对接装配在一起。在前锥段里装有降落伞系统，用于海上回收。
机与船不同
在载人航天器中，载人飞船和航天飞机都是负责“跑”运输的，可以说是载人航天的大动脉。那么，它们有什么区别呢?最显著的不同就是载人飞船无“翅膀”，航天飞机有“翅膀”，由此带来了它们在功能上的不同，使用上也各有千秋。
由于载人飞船没有机翼，因而无升力或升力很小，只能以弹道式或半弹道式方法返回。其结果是气动力过载和落地误差都较大，返回时采用在海面溅落或在荒原上径直着陆的方式。这不仅对航天员的要求很高，需要长期训练才行，对航天员生命安全也有一定危险。它也使飞船成为一次性使用载人航天器。从另一方面讲，正是由于没有“翅膀”，所以飞船的结构相对简单，无需复杂的空气动力控制面，也没有着陆机构及相关装置，从而有较高的可靠性和安全性。例如，苏联／俄罗斯自1971年“联盟”11号返回失事以后，历经“联盟”、“联盟”T、“联盟”TM和“联盟”TMA四代，至今已使用了30多年，约80多艘飞船上过天，从未出现过灾难性事故。
航天飞机有很大的机翼，再入大气层时可获得足够的升力。控制升力的大小和方向就能调节纵向和横向距离，使航天飞机准确地降落在跑道上。另外，在航天飞机从起飞到返回地面的整个过程中，加速和减速都很缓慢，过载比载人飞船小得多，从而大大降低了对航天员的身体要求，因此，稍加训练的科学家、工程师、医生和教师等都可以被送上太空。
从技术方面来说，载人飞船比航天飞机简单，成本也小得多，容易突破载人航天的基本技术，并且很适于长期停靠在空间站上用作救生艇。若用昂贵的航天飞机作救生艇，长期停留在空间站上，使用效率太低，还会大大增加空间站姿态控制和保持轨道高度方面的费用。
从运载能力而言，航天飞机就具有了得天独厚的优势。它一次可把7人外加将近30吨的货物送到近地轨道上去，既能独自飞行10-20多天，又可满足大型空间站的需求。载人飞船则最多只能运送3人外加几百千克的货物，在太空独自飞行数天到10天左右，为中小型空间站提供服务，而用作大型空间站的运输工具则显得力不从心。在美国航天飞机停飞阶段，“国际空间站”的建造也随之停止了，因为飞船不能运送空间站的大型部件。
救生手段
关于在载人航天中发生重大事故的可能性，就美国航天飞机而论，1986年1月“挑战者”号失事以后，事故调查委员会的专家估计，航天飞机每100次飞行中就可能发生1次有人员伤亡的重大事故；1996年美国国会又进行了1次估计，认为每145次飞行中可能发生1次重大事故。目前美国还剩3架航天飞机，总计飞行了76次。如果每一架航天飞机的使用寿命是100次，据美国有关部门最近进行的估计，这3架航天飞机未来发生重大事故的可能性是98．8％。相比之下，俄罗斯的“联盟”号系列飞船就是世界上最安全的飞船，飞行37年，仅发生两起重大事故，似乎载人飞船比航天飞机的安全性更高。
那么航天飞机上有没有救生手段和措施呢?有多种方案，但都不完善，其中不少处在研究和实验中，没有经过实践检验。
当航天飞机在发射塔架上和处于上升阶段出现故障时，能通过应急脱离航天器的高速升降机及半自由下降和下滑钢索来救生，还有个人弹射座椅以及配备专用的逃逸救生装置。
在轨运行时若出现危险，可利用航天飞机中的安全救生设备避险，紧急时还可发射救生飞船或航天飞机把航天员接回来。此时，自救也很重要，航天飞机中都备有应急药品和救生器材。设想中的个人营救装置是一个可容纳一人的小型球状体，未穿航天服的航天员可进入球体内，拉上出入口拉链即被密封，充气加压后成为球状。球内备有必要的饮食和3小时呼吸用的氧气，可以等待外界营救。
若在返回阶段遇险，目前尚无专用的援救系统，主要靠备份来保证返回的安全。现在有人提议采用类似飞机上的弹射救生技术，但在航天器上尚未真正实现。苏联的“暴风雪”号航天飞机采用了此项技术，但真正起作用的飞行高度有限，也不可能解决类似“哥伦比亚”号航天飞机那个高度上的救生问题。
若在下降着陆过程中遇险，能靠弹射座椅和减速装置救生。如果着陆后落入非预定地域，可利用个人救生物品，如通信设备、口粮、水和自救装备来等待救援。
当然，还是要以预防为主，因为不是所有想到的故障都有办法解决。载人航天中首先应尽可能采取措施使航天器不出现故障，即使出现故障也可继续工作，即“故障—工作”的设计思想。只有在不能正常工作的情况下，才采取保障航天员生命的措施。