Lo Space Shuttle ha inaugurato una nuova era nel campo dei trasporti spaziali. Navetta spaziale tecnologicamente avanzatissima e molto sofisticata, lo Shuttle è stato il primo velivolo che ha avuto la possibilità di ritorno sulla Terra, partendo per i suoi viaggi come un razzo e tornando come un aeroplano. Lo Space Shuttle fu progettato dalla NASA negli anni Settanta e concepito come un sistema di trasporto spaziale (STS) per carichi in orbita nelle missioni Terra-spazio-Terra. L'obiettivo era quello di raggiungere lo spazio a costi relativamente bassi: fino ad allora le missioni spaziali erano state costosissime per l'impossibilità di riutilizzare le navicelle impiegate.
La prima missione del programma STS è avvenuta il 12 aprile del 1981, quando gli astronauti John Young e Robert Crippen collaudarono la navetta Columbia in un volo in orbita durato 54 ore. Fu l'inizio di una serie di viaggi che si susseguirono a ritmo continuo, soprattutto nel 1985, e videro come protagoniste quattro navette formanti una vera e propria flotta: la Columbia, la Challenger, la Discovery e l'Atlantis. L'esplosione della navetta Challenger il 28 gennaio del 1986, a soli 73 secondi dalla partenza, esplosione in cui perse la vita l'intero equipaggio, determinò una battuta d'arresto nelle missioni operative. Questo periodo di pausa è durato fino agli inizi degli anni Novanta. Fu quindi realizzata l'Endeavour che, sostituendo la sfortunata Challenger, riportò a quattro unità la flotta spaziale. Nel frattempo l'ex Unione Sovietica aveva realizzato Buran, un modello di Shuttle completamente automatico, capace di volare senza l'ausilio di piloti. Buran, che nel 1988 compì il suo... unico volo orbitale, nel 1995 è stato messo in vendita per soli 8 milioni di dollari (l'equivalente di 13 miliardi di lire) a causa della difficile situazione finanziaria che ha colpito il paese.
Oggi, nell'ambito dell'STS, vengono effettuate regolarmente almeno una decina di missioni l'anno, comprese quelle di soccorso. Una di queste è stata la ristrutturazione del telescopio Hubble, nel dicembre 1993, operazione simile, anche se più complessa, a quella precedente di una decina d'anni, che ha visto il recupero e la rimessa in orbita del satellite artificiale in avaria Solar Max.
Lo Space Shuttle è formato da un veicolo che lavora in orbita per poi rientrare, il cosiddetto orbiter, due razzi ausiliari recuperabili alti 47 m, detti boosters, e un grande serbatoio contenente miscela solida capace di fornire una spinta di 2500 t. Lo Shuttle pesa circa 90 t e ha una conformazione a metà tra quella dell'aereo e quella del razzo, in virtù della particolare combinazione tra fusoliera e ali. Di solito, l'equipaggio è di sette persone, due piloti e cinque specialisti in varie discipline scientifiche e tecnologiche, ma può arrivare a essere di dieci. I boosters, bruciando propellente solido, vengono accesi al momento del distacco per spingere verticalmente la navetta durante la fase di decollo assieme ai tre motori a reazione principali, a combustibile liquido (idrogeno più ossigeno). Al termine della fase iniziale di spinta, i boosters, muniti di paracadute, ricadono in mare, dove poi vengono recuperati. Raggiunta l'accelerazione di gravità, a circa 130 km di quota e a 8 minuti dal distacco dalla base di lancio, i motori dello Shuttle si spengono, dopo lo svuotamento totale del serbatoio che, ricadendo a Terra, si disintegra. Lo Shuttle resta in orbita per circa 20 giorni. La fase di rientro inizia quando il veicolo spaziale è a 150 km d'altezza. La prima manovra della navetta è quella di disporsi con la parte posteriore nel senso di avanzamento. Un'ora prima dell'atterraggio si accendono i motori di manovra orbitale che rallentano la velocità, dando inizio alla fase di caduta, questa volta con la punta orientata in avanti. A 122 km di altezza, quando viene in contatto con gli strati più densi dell'atmosfera, le parti esterne del velivolo si surriscaldano a causa dell'attrito, raggiungendo una temperatura compresa fra i 1370 e i 1700 °C: ciò provoca per alcuni minuti un black-out delle comunicazioni radio. A 23 km di quota la navetta viaggia alla velocità di 1900 km/h sul corridoio di rientro della traiettoria, dirigendosi verso la pista di atterraggio alla base (Edwards o Cape Canaveral). A 4,2 km di quota, alla velocità di 550 km/h e a un'angolo di discesa molto acuto, inizia l'avvicinamento alla pista e a 90 m dal suolo vengono estratti i tre carrelli: due posteriori e uno anteriore più piccolo. Lo Space Shuttle atterra in modo simile a un aliante, a una velocità di 320 km/h.
Attualmente lo Space Shuttle serve non solo per la messa in orbita dei satelliti e la loro eventuale riparazione, ma anche per lo svolgimento di esperimenti scientifici grazie allo Spacelab, un laboratorio pressurizzato, concepito e costruito dall'Ente Spaziale Europeo (ESA) e portato in orbita per la prima volta nel 1983 con la navetta Columbia. Nonostante i successi ottenuti dallo Space Shuttle, è probabile che il futuro dei trasporti e delle ricerche spaziali venga dominato dagli "aerospazioplani", aerodinamicamente molto simili al supersonico Concorde, progettati negli Stati Uniti per raggiungere velocità ipersoniche e risparmiare grandi quantità di combustibile. Già all'inizio del prossimo secolo questi particolari aerei, adottabili nella fase iniziale e atmosferica dei voli spaziali in quanto dotati di propulsori che utilizzano come comburente l'aria (mentre nello spazio utilizzano le riserve di bordo), potrebbero essere in grado di compiere il tragitto New York-Tokio in meno di un'ora. Questo è quanto prevede il progetto della Mc Donnell Douglas, la casa americana che ne ha già sviluppato un prototipo. Un altro prototipo studiato dalla Mc Donnell, come successore della navetta spaziale, è il Delta Clipper, un razzo a singolo stadio capace di decollare da una pista senza rampa di lancio, andare in orbita grazie a potenti motori a propellente liquido e atterrare con l'ausilio di tre estremità telescopiche, con o senza equipaggio umano. Durante le fasi di lancio e rientro il Delta Clipper ha bisogno di un piccolo gruppo di persone, a differenza delle équipe assai numerose necessarie alle operazioni degli Shuttle.
