O ônibus espacial (space shuttle) é um tipo de avião que decola verticalmente e é composto basicamente de uma cabine para a tripulação, um grande compartimento de carga, duas asas e três motores. Para decolar utiliza um enorme depósito de combustível e dois foguetes auxiliares. A altura do conjunto é de 56,14 m, o ônibus espacial tem 37,23 m de comprimento, envergadura de 23,79 m. A órbita de operação ocorre entre 185 e 643 km e a velocidade máxima do ônibus espacial é de 28.000 km/h.
Ônibus espacial Challenger, em seu lançamento inaugural (4 de abril de 1983). Foto: NASA
A cabine está dividida em dois níveis nos quais se podem acomodar de duas a oito pessoas. No primeiro nível estão os controles do veículo, o controle do braço mecânico, a comunicação e os assentos da tripulação para o lançamento e a reentrada na atmosfera terrestre. O segundo nível está destinado à tripulação (dormitórios, lugar para as refeições e asseio pessoal, etc.) e o local de onde se tem acesso ao compartimento de carga e à sala de pressurização (local do qual são preparadas as atividades fora da nave).
O compartimento de carga tem 18,3 m de comprimento e 4,6 m de largura e pode levar até 22.000 kg de carga útil. É possível manipular a carga com o braço mecânico, isto é muito útil para colocar e recolher satélites no espaço e realizar operações de manutenção e reparo dos mesmos, pôr em órbita telescópios e levar suprimentos ou astronautas à estação orbital.
Os três motores do ônibus espacial consomem hidrogênio e oxigênio líquido, estão configurados triangularmente e contam com a mais alta tecnologia de foguetes dos dias atuais. Quando submetidos à máxima potência, durante o lançamento, consomem 4.000 litros de combustível por segundo! Um carro normal poderia dar a volta ao mundo, seguindo a linha do equador, com tal quantidade de combustível. O tanque externo tem 47 m de altura e 8 m de diâmetro.
O tanque externo e os foguetes auxiliares fornecem os dois milhões de litros de combustível (média) utilizados em cada lançamento. Depois de aproximadamente oito minutos e meio, a uma altura superior a 100 km, o tanque externo se desprende do ônibus espacial e cai. Destino diferente têm os foguetes auxiliares que se separam antes do tanque externo e têm sua queda amortecida por pára-quedas, caem num raio de 220 km. Os foguetes auxiliares são recuperados e posteriormente reutilizados.
Na reentrada, o atrito com a atmosfera produz o aumento da temperatura que varia de 315 a 1.438 °C dos quais a nave e a tripulação estão protegidos pelo isolamento térmico da fuselagem.