A Space Shuttle vagy űrrepülőgép (hivatalos angol nevén: Space Transportation System, STS, vagyis űr-szállítórendszer) az Amerikai Egyesült Államok ember szállítására is alkalmas űrprogramja volt. Ez volt a világon az első olyan konstrukció, amelynek bizonyos részei újrafelhasználhatóak voltak. A szárnyakkal rendelkező űrrepülő (Orbiter) felszálláskor függőleges állásban, rakéta módjára hagyta el a Földet, visszatéréskor viszont siklórepülő módjára szállt le. Feladatai közé tartozott az állandó személyzet cseréje a Nemzetközi Űrállomáson, a különböző űrállomáselemek és utánpótlás odaszállítása, műholdak pályára állítása és karbantartása, illetve különböző kísérletek és mérések végrehajtása alacsony Föld körüli pályán.
Amikor az első űrsikló 1981. április 12-én elindult, forradalminak számított. John Young és Robert Crippen szállt fel a Columbiával. Mivel úgy tervezték, hogy visszatérjen a Földre, és úgy landoljon, mint egy hatalmas siklórepülő, az űrsikló volt a világ első, többször használható űrjárműve. Az öt űrsikló – Columbia, Challenger, Discovery, Atlantis és Endeavour – több mint 130 alkalommal repült, 350 ember vitt fel az űrbe, és több mint 800 millió kilométert tett meg. Az űrsikló számos lenyűgöző teljesítményt nyújtott a három évtized alatt. A Nemzetközi Űrállomás felépítése mellett, felvitte a Hubble Űrteleszkópot, mely precedens nélküli rálátást biztosított a kozmoszra az emberiség számára, és újraalkotta ismereteinket a kozmológiáról. Harminc éves történelme alatt, az űrsikló kitörölhetetlen hatással volt Amerikára.
A sikerek mellett több borzalmas katasztrófa is érte a NASA-t. 1986. január 28-án az STS-51L küldetés keretében indított Challenger űrrepülőgép 73 másodperccel az indítás után felrobbant. A fedélzetén tartózkodó hét űrhajós meghalt: Greg Jarvis, Christa McAuliffe, Ronald McNair, Ellison Onizuka, Judith Resnik, Michael Smith, és Dick Scobee. Kísérteties módon a Challenger katasztrófája szinte napra pontosan húsz évvel azután következett be, hogy 1967. január 27-én az Apollo-1 űrhajó földi próbái közben elektromos hiba keletkezett, és három amerikai űrhajós bennégett a fülkében.
A vizsgálat megállapította, hogy a balesethez a jobb oldali gyorsítórakéta egyik elégtelen tömítése vezetett. Az elégtelen tömítést a tömítőgyűrű hibás alkalmazása okozta, mivel az nagy hidegben jelentősen veszített rugalmasságából, így nem megfelelő mértékben tudta csak ellátni feladatát. A balesethez hozzájárult a NASA vezetőségének és a gyorsítórakétákat gyártó Morton Thiokol cég közötti elégtelen kommunikáció is, ugyanis a tömítőgyűrűk ilyen viselkedése már korábban is ismert volt a Morton Thiokol cég előtt, amit jeleztek is a NASA felé. A NASA mérnökei és technikusai több korábbi repülés után elvégzett vizsgálatok során is tapasztalták, hogy a tömítőgyűrűk jelentős sérülést szenvedtek a 11 fok alatti indítások során (STS–51–C). Az űrrepülőgépet tehát műszaki szempontból nem lett volna szabad elindítani fagypont körüli (vagy az alatti) külső hőmérsékletnél. A szoros repülési ütemterv miatt azonban a NASA vezetősége nem állíttatta le vagy korlátozta az űrrepülők indítását. Később azzal védekeztek, hogy a tömítőgyűrű ilyen viselkedéséről nem volt tudomásuk.
2003. február 1-jén visszatérés közben a Columbia űrrepülőgép Texas állam fölött darabokra szakadt és a fedélzetén tartózkodó hét tagú legénység életét vesztette. A következő napokban a robbanás környékén elégett maradványokat találtak az űrrepülőgépből. A Columbia éppen egy 16 napos küldetésen (STS–107) volt túl, amelynek keretében több tudományos kísérletet végeztek. A Columbia akkori küldetésén hét űrhajós vett részt: Rick D. Husband (parancsnok), William C. McCool (pilóta), Michael P. Anderson, David M. Brown, Kalpana Chawla, Laurel Clark és Ilan Ramon. A személyzet négy tagjának ez volt az első repülése. Ilan Ramon volt az első izraeli, aki eljutott a világűrbe. A katasztrófát valószínűleg egy indításkor leváló törmelék okozta, amely eltalálta az űrrepülőgépet, és visszatéréskor a sérült szárny már nem bírta a terhelést.
A katasztrófát a CAIB (Columbia Accident Investigation Board) bizottság vizsgálta. Eredményként az alábbi nyilatkozat szolgál (Scott Hubbard, a szakértői bizottság egyik tagja): „A Columbia szárnyának elülső bal oldali belépő élén támadt sérülést az indításkor az űrrepülőgép külső üzemanyagtartályáról leváló szigetelőanyag okozta, ami az űrsikló megsemmisülését és a rajta utazó hét asztronauta halálát okozta.”
Ezek a katasztrófák megrázták a NASA-t, az űripart, valamint az egész világot. A program hivatalosan 2011. július 21-én fejeződött be, az Atlantis utolsó landolásával. Space Shuttle feladatait a tervek szerint részben a jelenleg még fejlesztés alatt álló Orion űrhajó veszi át, első repülését 2014-re tervezik. Az amerikai kormányzat döntése értelmében az űrutazásban nagyobb teret kell engedni a magáncégeknek, ezért a NASA szerződést kötött a SpaceX magáncéggel is a Nemzetközi Űrállomás ellátására. A SpaceX ehhez teljesen önállóan fejleszti a saját rakéta- (Falcon 9) és űrhajó rendszereit (Dragon űrhajó).
Az űrsiklóprogramot több kritika is érte működése 30 éve alatt, a Columbia tragédiája után felmerült, hogy a jármű egyáltalán nem biztonságos – a NASA ekkor két és fél évig elemezte a balesetet és fejlesztette az űrsikló hővédő pajzsát és biztonsági rendszerét. A programot végigkísérő leggyakoribb támadások viszont a gazdaságosságát érő kritikák voltak. Már az űrsikló kifejlesztésénél is túllépték az előre meghatározott költségkeretet; 5,15 milliárd dollár helyett 6,744 milliárd dollárba került a program kezdeti szakasza. Az is kiderült, hogy az űrsikló egyáltalán nem költséghatékony, sőt üzemeltetése drágább, mint az egyszer használatos rakétáké, pedig eleinte azt gondolták a mérnökök, hogy ez a koncepció teljes újrahasználhatósága miatt olcsó lesz. A teljes űrsiklóprogram a becslések szerint 174 milliárd dollárt emésztett fel, a NASA 2005-ben például akkori éves költségvetése 30 százalékát, 5 milliárd dollárt áldozott a programra. Az ekkortájt megjelent hivatalos adatok szerint egyetlen küldetés költsége 5-700 millió, nem hivatalos becslések szerint akár egymilliárd dollár is lehetett. Ez természetesen az elnököknek sem tetszett: Bush, majd Obama is sűrűn nyirbálta a NASA büdzséjét.
