货舱的上部可以像蚌壳一样张开。与货舱相连的还有加拿大制造的遥控机械臂，用于施放、回收人造地球卫星和探测器等航天器。
在货舱中也可用上面级火箭将航天器发射到更高的轨道。在货舱中还可对回收的航天器进行修理。
它的后段有垂直尾翼、三台主发动机和两台轨道机动发动机。主发动机在起飞时工作，它使用外挂燃料箱中的推进剂。每台可产生1668千牛的推力。
在轨道器中段和后段外两侧是机翼。在轨道器的头部和机翼前缘，贴有约2万块防热瓦，保护轨道器在回返时不被气动加热产生的600－1500℃的高温所烧毁。在轨道器的头锥部和尾部内，还有用于轻微轨道调整的小发动机，共44台。
轨道飞行器主要参数：外挂燃料箱，简称外贮箱。长46.2米，直径8.25米，能装700多吨液氢液氧推进剂，它与轨道器相连。
外贮箱分为液氢箱和液氧箱两部分。液氧箱在前部，约占外贮箱体积的1/4，容积为552立方米，可加注液氧604.195吨，可加压到20-22磅/平方英寸。
液氢箱在后部，两者之间有一小段隔舱。液氢箱容积为1523立方米，可装液氢101.606吨，可加压到32-34磅/平方英寸。两箱都备有通风管和放气孔以供加载、增压和卸载用。
固体火箭助推器共两台，连接在外贮箱两侧上，长45米，直径约3.6米，每枚可产生15682千牛的推力，承担航天飞机起飞时80%的推力。
推进剂为高氯酸铝粉、铝粉、氧化铁粉和粘合剂的混合物。在助推器的前、后部，还各配置有四台分离火箭、分离和回收电子装置、靶场指令安全炸毁系统、推力终止和故障监测分系统以及推力向量控制分系统。
助推器前端，借助一个紧固件与外贮箱连接。并装有回收分系统的驾驶仪、导伞和主伞吊带。通过前承载紧固件和后部火工品装置，助推器同轨道器分离。
固体助推器前后端各有四台分离发动机。分离后的助推器飞行到67公里的最高点、然后降落，降到5.8公里高度时，抛掉头部的整流罩，开始回收。
航天飞机与弹道式运载火箭相比，具有以下优点：
1)可以重复使用。2)维修方便，发射程序简化，有利于空间活动经常化和快速反应。3)执行任务较灵活。航天飞机配上各种上面级，可以满足发射各种低、中、高轨道卫星和星际探测器的要求。4)可以使卫星设计简化，可靠性提高，工作寿命延长，从而减少卫星研制的总费用。5)上升段和再入段过载较小，未经严格空间飞行训练的普通人员也可参加空间活动。
航天飞机的主要用途有：部署卫星、检修卫星、回收卫星、太空营救、空间运输、空间实验和生产、空间探测。
航天飞机的发射与返回，一般都是在预定的程序内自动进行的，也可以由宇航员自行操纵。它的常规飞行程序大致有以下步骤：
1.起飞。航天飞机直立在发射台上，两台固体火箭助推器和三台液体火箭基本同时点火（三台主发动机点火时间间隔0.12秒，然后是固体火箭点火），固定航天飞机系统的系留带松脱，航天飞机垂直上升；
2.助推火箭分离。航天飞机上升约120秒时，达到40公里高度，助推器燃料耗尽，自动熄火并同航天飞机分离，主发动机继续工作，航天飞机持续上升。助推器在海上回收；
3.外挂燃料箱脱落。航天飞机起飞后500秒左右，到达100多公里高度，时速达每秒7.8公里，外挂燃料箱推进剂耗尽并自动与轨道器分离，陨落大气层烧毁；
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