命运多舛的航天飞机
在“阿波罗”登月计划快要结束时，美国开始考虑其未来的太空计划。当时美国太空计划使用的是一次性火箭，但美国到此时已开始考虑采用一种更可靠、更便宜和可能重复使用的火箭。
1972 年，美国宣布要研发可重复使用的航天飞机（当时其名称是空间运输系统）：由外形酷似飞机的轨道器、一个外挂燃料贮箱和两台固体火箭推进器组成。
经过多年的建造、测试后，航天飞机终于起飞。最终，美国一共建造了5 架航天飞机。
航天飞机的主要部件
典型的航天飞机任务流程
进入轨道 从发射台把航天飞机发射到上升轨道中。
轨道活动 宇航员在航天飞机上的活动。
重入地球大气层
在地面着陆
一次典型的航天飞机任务持续7～14 天。
发射航天飞机
为了把航天飞机发射进距离地面185～643千米的轨道，需要用到以下组件：
两台固体火箭推进器
轨道器的三台主发动机
外挂燃料贮箱
轨道器上的轨道机动系统
轨道器
进入太空后，根据任务目标，轨道器的货舱门既可以面朝地球，又可以背对地球。事实上，在整个任务过程中航天飞机的姿态都可调整。航天飞机的机长要做的事情之一，就是打开货舱门来给轨道器降温。
航天飞机上的生活
航天飞机的轨道器必须提供与地球上类似的环境，必须有空气、食物、水以及合适的温度，必须处理好人体产生的废物（二氧化碳和大小便），也必须防火。
合适的温度是如何实现的？
轨道器靠外挂燃料贮箱提供液氧和液氢。外挂燃料贮箱位于机身中部。机舱加压系统将氢、氧在一个大气压下以适当的比例混合。
轨道器内有5 圈风扇来循环空气，这些空气带走二氧化碳、热量及湿气。
（1）多个二氧化碳吸收罐通过让二氧化碳与氢氧化锂反应来去除二氧化碳。这些罐子位于机组舱的下层甲板，每12 小时更换一次。
（2） 活性炭罐移除尘埃和泄漏的挥发性化合物。
（3） 位于下层甲板的座舱热交换器降低舱内温度，同时凝集湿气，湿气被吸湿器收集。吸湿器中的水被压入分选离心机，该机器通过高速转动来把水分分离出空气。此后空气被再循环，水则进入废水箱。
11千克
航天飞机的燃料电池用液氧和液氢制造水，每小时制水量为11千克。水箱由氮气加压，这样水能流到中层甲板供机组使用。
控温
太空相当寒冷，轨道器不同部位的温度变化剧烈。不过，电气设备能为轨道器提供足够的热量，并且能排除多余的热量，以稳定温度。
食物
食物存储在机组舱的中层甲板上，其中包括脱水食品、中水分食品、热稳定食品、辐照食品和自然态食品。
防火
火是航天器在太空中最大的风险之一。轨道器中有顶级的防火、灭火系统。火熄灭后，空气中的微粒和有毒物质会被专门的设备过滤掉。
保洁
轨道器必须保持清洁，因为在太空中飘浮的尘埃和碎屑可能造成危险。清洁、进食、工作都可能产生废物。为了保洁，轨道器内配备了干湿、消毒、洗涤等各种擦拭布，还配备了各种清洁剂、消毒剂，以及干湿吸尘器和多种过滤器。垃圾被装进干湿两种袋子，其中湿垃圾袋被放进蒸发器去除水分。所有垃圾袋最终都被放进下层甲板，送回地球处理。来自卫生间的固体废物经压实、干燥后放进垃圾袋，送回地球后焚烧。来自卫生间的液体废物进入废水箱，排出航天飞机。
航天飞机上的工作
航天飞机的设计任务也包括部署或取回人造卫星、把负载送进地球轨道和在太空做实验。当需要更多的任务空间时，就需要用到安装在货舱里的太空实验室舱。机组舱的中层甲板上有通道通往这个舱。不过，在2003 年哥伦比亚号航天飞机事故中太空实验室舱损毁，此后大多数太空实验都在国际空间站上进行。
航天飞机返回地球
航天飞机要成功返回地球，并不是一件容易事。
首先，轨道器必须呈现合适的姿势。开始时轨道器背对地球，机组点火轨道机动系统的发动机组，让轨道器减速并转向至面朝地球。此后要花大约25 分钟，航天飞机才能到达地球大气层的上层。在此期间内，机组点火反应控制系统的推进器组，使轨道器倾斜，让轨道器以40°角朝向大气层。
最终，机组烧尽前部反应控制系统剩余的燃料，以此作为一种安全防范，因为该系统所在部位在航天飞机返回地球的过程中会极大升温。因为航天飞机的移动速度高达大约每小时2.8 万千米，所以轨道器会冲击空气，与大气层摩擦生热（温度可达大约1650℃）。轨道器表面覆盖有陶瓷绝缘材料，使轨道器能承受这样的高热。
在返回地球过程中，后部喷气射流会让轨道器保持适当的角度。轨道器周围大气层的炽热电离气体会导致航天飞机与地面的无线电通信中断大约12 分钟。在重入地球大气层成功后，轨道器能够像飞机那样飞行。这便是航天飞机既是航天器又是航空器的原因。
“挑战者”号的悲剧
1986 年1 月，美国向太空发射了一艘航天飞机——“挑战者”号。由于低温导致“挑战者”号航天飞机密封橡胶圈缩小，无法密封航天飞机上的连接部位。在“挑战者”号升空过程中，炽热气体从推进器的一个节点逸出，冲破了外部燃料箱，点燃了箱中的液氢燃料。挑战者号因此爆炸、解体，机上7 名航天员全部殒命。
“哥伦比亚”号的灾难
2003 年2 月，“哥伦比亚”号航天飞机重入地球时在距离地面6000 米的高空中解体，机上7 名宇航员丧生。经调查发现，在“哥伦比亚”号发射时，从外部燃料箱上坠落的绝缘泡沫材料击中了航天飞机的左翼，损坏了机翼上的隔热瓦。当“哥伦比亚”号重入地球时，炽热气体经过机翼上的受损区域进入机翼内部，“哥伦比亚”号最终失控而爆炸、解体。
退出历史舞台
虽然后来的航天飞机设计制造吸取了上述教训，但航天飞机的缺点不断暴露，尤其是航天飞机能搭载入轨的负载量很有限。航天飞机并非是重型运载工具，不能逃出地球的引力场，无法进入能前往月球或火星的轨道。因为这些原因，航天飞机的研发和制造已经全面停止。
（编辑：王川）