實驗儀器和裝置。實驗室的後面還裝有一個或幾個底座，該底座提供了安裝科學儀器的平臺，這些儀器往往需要直接暴露在太空中。包括研究天文現象的儀器，各種高畫質晰度的照相機等。在不同的飛行任務中根據需要，可以只攜帶實驗室，或只攜帶底座，或兩者都帶。在太空實驗室內航天員獲得了足夠的空間進行各類科學實驗。由於太空引力的作用非常微弱，所以這些試驗可以取得大量在地球上不可能獲得的試驗資料。

1998年以後，太空梭又增加了一項重要使命，進行國際空間站的建設任務。自此太空梭成為了空間建設的“工程車”。

太空梭的飛行過程：返回地球

航天員執行完太空任務後，開始準備返回地球。首先要將座艙內的所有物品收好，重新安上座椅，關閉有效載荷艙門，然後穿上壓力服。做好這些之後，駕駛員就開始操縱軌道器進行返回機動，使軌道器落入返回軌道。

在返回的過程中，太空梭要高速經過稠密的大氣層，由於分子碰撞產生的高溫，會嚴重的影響軌道器的安全，因此軌道器的機身外面覆蓋有一層防熱瓦。這些瓦片的大小一般都在15厘米×15厘米到20厘米×20厘米之間，厚度在1～9厘米之間，摸起來的手感介於陶瓷和普通的粉筆之間，用手就可以輕易的折斷。根據軌道器返回途中表面不同區域收到的氣動熱不同，防熱瓦共有4種。

軌道器的頭錐部和機翼前緣是返回時溫度最高的部位，可達1260～1650攝氏度，採用了碳碳複合材料。機身下表面的區域再入溫度為370～1260攝氏度，覆蓋了2萬餘塊高溫可重複使用防熱瓦，這些黑色的防熱瓦使整個機身的下面成為黑色。機翼的上表面和機身頭部的側面及立尾表面使用低溫可重複使用防熱材料，可抵禦370～650攝氏度的溫度，這些瓦片的表面塗有白色塗層，以使其具有要求的光學效能。剩下的區域受熱溫度都低於370攝氏度，包括有效載荷艙門，機身中後部兩側和機翼上表面內側，只覆蓋一層柔性可重複使用絕熱層。

哥倫比亞

“他們作出了無畏的犧牲，把他們的生命和畢生的精力全都奉獻給了這個國家和全人類。”

——哥倫比亞號太空梭機長里爾·赫斯本德在太空中為紀念挑戰者號太空梭失事17週年發表的講話。

2003年2月1日對美國人來說又是一個黑暗、悲痛的日子。哥倫比亞號太空梭爆炸的畫面反覆出現在家家戶戶的電視螢幕上，這次事故是繼挑戰者號事故的又一慘劇。事故徵兆最早出現在美國東部時間上午8時53分，太空梭左機翼上的溫度感應器首先失靈，5分鐘後左側主起落架上的輪胎氣壓表也不再顯示資料。這時NASA的休斯敦地面控制中心技術人員向太空梭緊急喊話。可幾秒鐘之後，與太空梭的所有通訊無故中斷，此時控制中心一下子陷入了駭人的寂靜。幾分鐘之後得克薩斯州、路易斯安那州的居民聽到轟隆的爆炸聲從天際傳來；哥倫比亞號的碎塊在天空中劃出了道道白煙。

事後地面人員的發現，機組人員在飛機開始散架前的最後關頭，依然試圖透過手動駕駛來挽救不幸進入了“螺旋狀態翻滾前進”的太空梭，但一切努力均以失敗告終。“哥倫比亞”號左側機翼最先脫落，然後是尾翼，接著貨艙轟然解體。最後，載有7名航天員的駕駛艙在繼續堅持向前飛行了一段時間，終因承受不住巨大壓力而四分五裂。

事故發生後，在戴維營趕回白宮的美國總統布什用低沉抑鬱的聲音直截了當對美國人民說：“這是一個帶來可怕訊息和無比悲傷的日子。”從最初的震撼中清醒過來後，美國立刻組織了專門的事故調查小組，對事故進行調查。雖然目前事故的原因還沒有完全確定，但是從對民間的調查結果和各國對事件的反映來看，這次事故並不會阻止人類繼續進行太空探索的夢想。

軌道器在返回的過程中完全沒有動力可使用，因此在大氣層內只有藉助機翼產生的升力來進行滑翔，這也是軌道器機翼惟一的用處。駕駛員必須精確的操縱軌道器，將其引導到跑道上，如果出現任何疏忽沒有對準跑道，是不會有第二次機會讓其著陸的。事實上返回的過程並不比起飛的過程容易或更加安全，飛機駕駛員都知道著陸的難度原大於起飛的難度。任何不慎都會造成機會人亡的悲劇。

為了讓軌道器儘快的減速，駕駛員在滑翔過程中會做數個S形轉彎以降低速度。在著陸前約3分鐘時可以聽到兩聲巨響，這是軌道器以超音速穿過空氣時產生的聲爆。儘管駕駛