نخستین سیستم‌های حمل و نقل فضایی

از شاتل‌های فضایی برای پرتاب ماهواره و دیگر تجهیزات الکترونیکی به فضا و مستقر کردن این تجهیزات در ایستگاه‌های فضایی نیز استفاده می‌شود. علاوه بر این بسیاری از فضانوردان با شاتل به نزدیکی سفینه‌های فضایی که در اطراف مدار زمین در حال چرخش هستند سفر کرده و پس از تعمیر، تجهیز و راه‌اندازی دستگاه‌های مستقر بر‌‌روی این سفینه‌های فضایی به زمین بازمی‌گردند. همچنین از شاتل‌های فضایی می‌توان به عنوان یک ایستگاه فضایی برای انجام آزمایشات و تحقیقات پیرامون زمین و دیگر اجسام سماوی برای یک محدوده زمانی دوهفته‌ای استفاده کرد. در برخی از سفینه‌های فضایی شاتل تجهیزاتی موسوم به آزمایشگاه‌های فضایی را که توسط محققان اروپایی طراحی و ساخته شده است به فضا منتقل می‌کنند. در این آزمایشگاه‌ها فضانوردان تحقیقات زیستی و فیزیکی را در شرایط بی‌وزنی انجام می‌دهندو نتایج به دست آمده را مورد بررسی و مطالعه قرار می‌دهند. در فاصله بین سال‌های 1981 تا 1985 ناوگانی متشکل از چهار مدارپیمای کلمبیا، چلنجر، دیسکاوری و آتلانتیس مورد بهره‌برداری قرار گرفتند. در 28‌‌ژانویه 1986 فضاپیمای چلنجر مدت زمان کوتاهی پس از پرتاب منفجر شده و هفت سرنشین آن در سانحه جان باختند. پس از این حادثه حرکت این ناوگان فضایی تا سپتامبر 1988 متوقف شد تا محققان ناسا بتوانند نواقص موجود در چگونگی پرتاب سفینه‌های فضایی را برطرف ساخته و تغییرات ساختاری را در برنامه شاتل‌های فضایی ایجاد کنند. سرانجام در سال 1992 میلادی، فضاپیمای ایندور جایگزین شاتل منفجر شده، شد و نخستین ماموریت فضایی آن با موفقیت انجام شد. در فاصله بین سال های 1995 تا 1998، مجموعه‌ای از ماموریت‌های فضایی به ایستگاه فضایی روسی میر توسط ناسا انجام شد تا این سازمان بتواند تجارب مفیدی را برای ساخت و راه‌اندازی ایستگاه بین‌المللی فضایی بدست آورد. از ابتدای سال 1998 اجزای مختلف ایستگاه بین‌المللی فضایی از طریق شاتل‌های فضایی بتدریج به فضا منتقل شد. اول فوریه 2003 فضاپیمای کلمبیا هنگام بازگشت از ماموریت فضایی خود حین عبور از بخش مرکزی شمال تگزاس در ارتفاع 60 کیلومتری از سطح زمین در هم شکسته و منهدم شد و به این ترتیب بار دیگر حرکت این ناوگان فضایی برای مدت زمانی متوقف شد. نتایج بدست آمده از بررسی‌های انجام شده از گروه تحقیق حاکی از آن بود که در هنگام پرتاب این شاتل بخشی از عایق اسفنجی این فضاپیما آسیب دیده و جدا شدن آب از مخزن سوخت خارجی شاتل سبب کاهش قدرت و توانایی محافظت حرارتی بال سمت چپ این شاتل شده بود و در نتیجه با ورود مجدد شاتل به جو زمین در هنگام بازگشت از فضا، نفوذ هوای گرم به داخل هواپیما منجر به انهدام شاتل می‌شود.