Cerca del final del programa espacial Apolo, los responsables de la NASA se planteaban el futuro del programa espacial estadounidense. Estaban utilizando cohetes desechables de un solo uso. Lo que necesitaban era un cohete fiable y menos costoso, quizás uno que fuera reutilizable. La idea de un «transbordador espacial» reutilizable que pudiera lanzarse como un cohete pero aterrizar como un avión era atractiva y supondría un gran logro técnico.
La NASA comenzó a realizar estudios de diseño, coste e ingeniería sobre un transbordador espacial y muchas empresas aeroespaciales también exploraron los conceptos. En 1972, el presidente Nixon anunció que la NASA desarrollaría un transbordador espacial reutilizable o sistema de transporte espacial (STS). La NASA decidió que el transbordador consistiría en un orbitador unido a cohetes impulsores sólidos y a un tanque de combustible externo y adjudicó el contrato principal a Rockwell International.
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En aquella época, las naves espaciales utilizaban escudos térmicos ablativos que se quemaban cuando la nave volvía a entrar en la atmósfera terrestre. Sin embargo, para ser reutilizable, habría que utilizar una estrategia diferente. Los diseñadores del transbordador espacial tuvieron la idea de cubrir el transbordador con muchas baldosas de cerámica aislantes que pudieran absorber el calor de la reentrada sin dañar a los astronautas.
Recuerda que el transbordador debía volar como un avión, más bien como un planeador, cuando aterrizara. Se construyó un orbitador de trabajo para probar el diseño aerodinámico, pero no para ir al espacio exterior. El orbitador se llamó Enterprise en honor a la nave de «Star Trek». El Enterprise realizó numerosas pruebas de vuelo y aterrizaje, en las que se lanzó desde un Boeing 747 y se deslizó hasta aterrizar en la Base de la Fuerza Aérea de Edwards, en California.
Finalmente, tras muchos años de construcción y pruebas (es decir, el orbitador, los motores principales, el tanque de combustible externo, los cohetes impulsores sólidos), el transbordador estuvo listo para volar. Se fabricaron cuatro transbordadores (Columbia, Discovery, Atlantis, Challenger). El primer vuelo fue en 1981 con el transbordador espacial Columbia, pilotado por los astronautas John Young y Robert Crippen. El Columbia tuvo un buen rendimiento y los demás transbordadores no tardaron en realizar varios vuelos con éxito.
En 1986, el transbordador Challenger explotó en vuelo y se perdió toda la tripulación. La NASA suspendió el programa de transbordadores durante varios años, mientras se investigaban y corregían las razones del desastre. Después de varios años, el transbordador espacial volvió a volar y se construyó un nuevo transbordador, el Endeavour, para sustituir al Challenger en la flota de transbordadores.
En 2003, mientras volvía a entrar en la atmósfera terrestre, el transbordador Columbia se desintegró sobre los Estados Unidos. La NASA puso en tierra el programa de transbordadores espaciales tras el accidente y trabajó febrilmente para realizar cambios y devolver los transbordadores al vuelo. En 2006, el transbordador Discovery perdió la espuma de su tanque de combustible externo. Una vez más, el programa quedó en tierra y los científicos se esforzaron por resolver el problema. El Discovery se lanzó dos veces en 2006, una en julio y otra en diciembre. Según la NASA, el lanzamiento de julio de 2006 fue la misión del transbordador más fotografiada de la historia. El Atlantis se lanzó en septiembre de 2006, tras los retrasos debidos a las condiciones meteorológicas, a un problema con la célula de combustible y a una lectura defectuosa del sensor.
Aunque los transbordadores espaciales son un gran avance tecnológico, están limitados en cuanto a la cantidad de carga útil que pueden poner en órbita. Los transbordadores no son vehículos de carga pesada como el Saturno V o los cohetes Delta. El transbordador no puede alcanzar órbitas de gran altitud ni escapar del campo gravitatorio de la Tierra para viajar a la Luna o a Marte. La NASA está explorando actualmente nuevos conceptos de vehículos de lanzamiento capaces de ir a la Luna y a Marte.
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