美国太空运输系统（STS，即美国航天飞机系统）是美国国家航空航天局研制的可重复使用航天运载系统，由带翼轨道器、外部推进剂箱、固体推进剂捆绑式助推火箭三部分组成，可执行人员物资运输、卫星施放/回收、空间实验等任务，1981年首飞，2011年退役，共执行135次发射任务。
该系统垂直发射，发射时助推器和轨道器主发动机同时点火，起飞后两分钟助推火箭被抛弃回收，外部推进剂箱在轨道入轨前抛弃解体，轨道器可像喷气式飞机滑翔降落，设计可重复使用100次，能将人员、物资、卫星等送入地球轨道，也可在轨开展科学实验、维修航天器等操作。
| 参数项 | 具体数值 |
|---|---|
| 系统全长 | 56.0 m |
| 起飞重量 | 2000.0 t |
| 近地轨道运载能力 | 29.5 t |
| 返回载荷能力 | 14.5 t |
| 载人容量 | 7人 |
| 货舱尺寸 | 直径4.6m、长18m |
| 轨道高度范围 | 185-1110 km |
其应用场景覆盖航天活动多个领域：近地轨道载荷部署方面，可在任务中直接释放通信、遥感、科学实验等各类卫星，也可携带星际探测器完成入轨前的运输；空间站运维是其核心应用之一，既能够为空间站输送乘员、生活物资与实验设备，也可借助机械臂完成舱段组装、故障设备维修等复杂操作，在国际空间站建设阶段承担了90%以上的大型舱段运输任务；空间科学实验场景下，货舱可搭载空间实验室模块，支持微重力环境下的生命科学、材料科学、天体物理等多领域实验，也可临时作为空间维修平台，对在轨故障卫星进行捕获、修复后重新部署，例如曾多次执行哈勃空间望远镜的升级维修任务，直接将望远镜的服役寿命延长了20余年；同时它还承担过部分技术验证任务，测试新型航天材料、在轨操作技术与返回再入技术，为后续航天器研发积累了大量实测数据。
| 技术模块 | 具体特点 |
|---|---|
| 系统组成 | 由轨道器、外部燃料箱、2枚固体助推器三部分构成，其中固体助推器和轨道器可重复使用，外部燃料箱为一次性消耗品 |
| 动力系统 | 起飞阶段3台轨道器主发动机与2枚固体助推器同时点火，总推力达31000 kN；固体助推器工作2分钟后分离回收，主发动机依赖外部燃料箱的液氢液氧推进剂工作，入轨前抛弃燃料箱 |
| 回收复用设计 | 固体助推器通过降落伞海上回收，经检修后可重复使用20次；轨道器采用有翼滑翔着陆设计，可在机场跑道水平降落，设计重复使用次数达100次 |
| 过载控制 | 上升段与再入段最大过载不超过3g，大幅降低对乘员的身体要求，非职业航天员经过基础训练即可执行任务 |
| 在轨操作能力 | 配备长15m的机械臂，可完成载荷捕获、转移、舱外操作等任务，货舱支持载荷在轨释放、维修、带回地面全流程操作 |
该系统的复用设计最初目标是降低航天发射成本，相比传统一次性火箭，理论上单位载荷发射成本可降低90%，但实际运行中由于检修流程复杂、复用成本超预期，最终成本并未达到预期目标。其水平返回的特性也大幅提升了任务灵活性，载荷返回时无需承受传统返回式航天器的 harsh 再入环境，允许精密实验样品、故障设备完整回到地面进行分析。
发射历史和重要任务
美国太空运输系统（STS）的研发始于1972年，1981年4月12日完成首次载人发射，到2011年退役共执行133次发射任务，全部实现卫星成功入轨，累计携带各类卫星、探测器、实验载荷共245颗，先后有“哥伦比亚”号、“挑战者”号、“发现”号、“亚特兰蒂斯”号、“奋进”号5架轨道器投入服役。其近年5次发射记录如下：
| 发射代码 | 发射时间 | 发射站点 | 成功入轨卫星数 | 任务说明 |
|---|---|---|---|---|
| 2011-031 | 2011-07-08 | AFETR | 2 | STS-135任务，亚特兰蒂斯号执行，为航天飞机项目最后一次飞行 |
| 2011-020 | 2011-05-16 | AFETR | 1 | 奋进号最后一次飞行，为国际空间站运送阿尔法磁谱仪 |
| 2011-008 | 2011-02-24 | AFETR | 1 | 发现号最后一次飞行，运送“永久多功能舱”到国际空间站 |
| 2010-019 | 2010-05-14 | AFETR | 1 | 亚特兰蒂斯号执行，为空间站运送俄罗斯研制的“黎明”号小型研究舱 |
| 2010-012 | 2010-04-05 | AFETR | 1 | 发现号执行，为空间站运送多用途后勤舱与实验设备 |
其中2011年7月8日的最后一次飞行（STS-135任务）共携带2个载荷：主载荷STS 135（国际编号2011-031A）为亚特兰蒂斯号轨道器，搭载4名航天员，主要任务是为国际空间站运送超过3.6吨的补给物资与备用零件，保障空间站在航天飞机退役后的运行需求；次要载荷PSSC-2（国际编号2011-031B）是美国空军研发的微型技术验证卫星，入轨后开展了新型传感器与通信技术测试。
在30年的服役历程中，STS系统完成了多项具有里程碑意义的任务：1990年将哈勃空间望远镜送入轨道，后续又先后4次执行维修升级任务，让哈勃成为人类天文史上最重要的观测设备；1998年到2011年间承担了国际空间站大部分舱段的运输与组装工作，累计为空间站运送超过1600吨物资，完成了160余次舱外操作任务；还执行过多项国际合作任务，包括与苏联“和平”号空间站的多次对接飞行，搭载多国航天员与实验载荷开展太空研究，为人类载人航天事业积累了大量宝贵的实践经验。2011年STS-135任务着陆后，该系统正式退役，其任务角色后续由龙飞船、猎户座飞船等新一代载人航天器接替。
