随着世界新技术革命的发展和不断应用，航天技术又将出现一个更大的飞跃。
人们一直在考虑能否将航空和航天的优点集合起来，研制成一种低成本的运输工具。它既能从机场跑道起飞，又能以高超音速穿越大气层进入宇宙空间，完成航天的任务后，再进入大气层，在机场水平着陆，经过简单维修后，又可重新飞上蓝天。这种既有高超音速运输机功能，又具有天地间往返运输系统功能的有翼飞行器，被称为空天飞机。
美国未来的X系列新型航天飞机空天飞机的设想早在20世纪三四十年代就已产生。50年代我国著名科学家钱学森教授曾提出航天技术和航空技术相结合的思想。1986年2月5日，当时的美国总统里根在一次大会演说中宣布：美国将研制一种新型的航天飞机——国家航空航天飞机，简称空天飞机。此后，美国正式成立了“国家航空航天飞机计划局”，开展空天飞机的研制工作。
不久，英国、法国、日本等都相继提出了空天飞机计划，一时间，全球掀起了一股“空天飞机热”，引起了人们的普遍关注。
专家们认为，把航空技术领域和航天技术领域的精华有机地结合起来，成为一个航空航天一体化的最新高技术密集体，在航天飞机的基础上加以改进和提高，朝着一个更高级的航天器方向发展，前景极为诱人。
未来的空天飞机用途更广泛，灵活性更高，维修使用更简便，运载费用更低廉，因此，有人把空天飞机誉为“21世纪的太空穿梭机”。
发展空天飞机要涉及到许多先进高技术。难度很大，而且研制经费高，风险大。但人类总是要前进的，这些先进的科学设想最终将会实现。到21世纪的时候，人们将会乘坐上这种崭新的空天飞机，从地球的一端起飞，进入太空轨道，领略一番太空的神奇景色，然后返回大气层，可以在任一机场降落下来，有如今天的旅游航班一样方便自如。
空天飞机采用航空喷气发动机和火箭发动机两种推进系统，它可以方便地往返于天地之间，是“空”与“天”的完美结合。它有异乎寻常的性能，最高时速达3万千米，可绕地球无动力飞行；飞行高度由零高度可直达200千米以上；起降方便，不受发射地点和天气的限制；维修简便，不必再像航天飞机那样飞行一次需要三个多月的检修期，临发射还要出动7000人的保障大军为之准备。飞行后检查和准备也很容易；结构巧妙，彻底抛掉了大包袱似的外储箱和助推器等外挂物，便于轻装上阵，便捷迅速：一机多用，既可载人又可载物，又可无人驾驶入轨与空间站对接；它的发射费用要比航天飞机便宜9/10，而且不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场。
空天飞机是世界航天史上第一次把航空发动机引入航天领域，充分利用大气能源，从根本上改变了航天运载器只采用火箭的推进模式，从而将导致航空航天技术领域内的一场革命。
1983年，美国空军投资60万美元委托有关科研单位研制“跨大气层飞机”，1984年投资100万美元，进行方案论证，并成立了“跨大气层飞机计划局”。并确定从1990年开始研制空天飞机的试验机——X-30，预计投资30亿美元。这种飞机的外形尺寸和波音727客机差不多，最高飞行时速可达28962千米，采用可循环发动机和液氢燃料发动机的混合推进方式，这种试验机的试制成功将为真正的空天飞机提供科学的依据。
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