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航天飛機（英語：Space Shuttle），是一種為穿越大氣層和太空的界線（高度100公里的卡門線）而設計的火箭動力飛機。航天飛機結合了飛機與航天器的性質，像有翅膀的航天器。
迄今只有美國與前蘇聯曾經製造能進入近地軌道的航天飛機，並曾實際成功發射並回收，而美國是唯一曾以航天飛機成功進行載人任務的國家。其他國家發展的類似計劃則尚未有實際發射並進入軌道的紀錄。
特徵
航天飛機是一種有翼、可重複使用的太空器，由輔助的運載火箭發射脫離大氣層，作為往返於地球與外層空間間的交通工具，外形像飛機。航天飛機升入太空時跟其他一次性使用的航天器一樣，是用火箭動力垂直升入。但之所以設計成具有機翼的造型，是因為此機翼除了可在回到地球進入大氣圈的過程中提供空氣剎車的作用降低墜落速度外，也可在降跑道時提供升力，作用與滑翔機類似。
現狀
雖然世界上有許多國家都陸續進行過航天飛機的開發，但實際上只有美國和蘇聯成功發射過。蘇聯解體後，相關的設備由哈薩克斯坦接收後，由於經費不足致使太空計劃陷入停頓，之後全世界只剩美國的航天飛機可以實際使用並執行任務，但美國所有的航天飛機也已經在2011年7月22日正式退役，其最後一次任務是由亞特蘭提斯號執行。
21世紀後航天飛機的發展式微，基本上世界大國目前沒有公開的計劃再次發展類似機體，專家表示由於其有目前無法跨越的缺點，這種由200多萬零件組成的高度複雜系統，可靠性非常差。事實證明美蘇兩國設計的航天飛機並無達到當初設想目標，加上每次發射之前的檢查、維護、修理都成為浩繁的高成本工作，但是最終還是發生事故，全球歷次載人太空失事一共造成22位航天員喪生，美國航天飛機計劃就占14位，原計劃每架航天飛機的設計壽命是20年、100次發射，但最終美國5架航天飛機加起來才發射了100多次，也只有美國在最強盛聚集世界最多財富的時期能夠經營這5架航天飛機，蘇聯的航天飛機基本上沒有真正執行任務就終結，在即將進入2020年代的現在美國財力也無法再支撐一個新一代航天飛機計劃。
未來目標
太空飛機的未來目標是像一般飛機一樣起飛、升高降低高度、降落，並且有不必拋棄裝備就進入軌道的能力。超音速燃燒衝壓噴氣發動機（Scramjet）的支持者認為此類發動機可能會用在這種飛機上。