虽然有许多国家都在对航天飞机进行研发，但成功地发射并回收过这种交通工具的只有美国与前苏联。然而由于苏联瓦解，相关的设备哈萨克接收，因为受限于没有足够经费维持运作，只能将整个太空计划暂时搁浅。因此，全世界仅有美国的航天飞机机队可以实际使用并执行任务。
1981年4月12日，卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心，上百万人观看了第一架航天飞机“哥伦比亚号”航天飞机发射，宇航员是翰·杨（JohnW·Young）和克里平（RobertL·Crippen）。两天后，航天飞机安全返回。这也揭开了航天史上新的一页。
这架总长约56米，翼展约24米的航天飞机，起飞重量约2040吨，起飞总推力达2800吨，最大有效载荷29.5吨。它的核心部分轨道器长37.2米，大体上与一架DC－9客机大小相仿。每次飞行最多可载8名宇航员，飞行时间7～30天，轨道器可重复使用100次。
美国从1981年至1993年底一共有5架航天飞机飞行了59次，其中“哥伦比亚号”航天飞机飞行15次，“挑战者号”飞行10次，“发现号”飞行17次，“亚特兰蒂斯号”飞行12次，“奋进号”飞行5次。每次载宇航员2～8名，飞行时间2～14天。在这12年中，有301人次（包括18名女宇航员）参加了航天飞机的飞行。在这59次飞行中，航天人员共在太空施放卫星50多颗，载两座空间站到太空轨道，发射了三个宇宙探测器，一个空间望远镜和一个γ射线探测器，进行了卫星空间回收和空间修理，开展了一系列科学实验活动，当然也取得了丰硕的探测实验成果。
美国航天事业进入21世纪后发展也相当红火。2003年又一次发射了“哥伦比亚号”。但不幸的是，航天飞机在返回地面过程中突然在空中解体，7名宇航员全部罹难。
2005年8月9日，在美国加利福尼亚州的爱德华兹空军基地，美国“发现号”航天飞机安全降落，结束了长达14天的太空之旅。这是美国航天飞机自“哥伦比亚号”航天飞机失事后，首次顺利地重返太空，并且平安回家。
2006年，“发现号”航天飞机在佛罗里达州肯尼迪航天中心成功着陆。“发现号”此次顺利完成了国际空间站维修和建设任务，并为国际空间站送去一名宇航员。
2009年5月11日，在佛罗里达州肯尼迪航天中心，美国“亚特兰蒂斯号”航天飞机发射升空，机上7名宇航员将对哈勃太空望远镜进行最后一次维护。24日，“亚特兰蒂斯号”航天飞机载着7名宇航员安全降落，并圆满完成了对哈勃太空望远镜最后一次维护的飞行任务。
2009年7月15日，美国“奋进号”航天飞机从佛罗里达州肯尼迪航天中心成功升空，启程前往国际空间站日本舱安装最后一个组件。
相关链接——“黑匣子”的由来
1958年，一位墨尔本工程师发明了“黑匣子”。1908年，美国在发生了第一起军用飞机事故后，飞行事故不断发生，一种追忆事故发生过程原因的仪器就应运而生。
飞行记录装备仪器二战期间在军用飞机上开始应用，后来又发展到民航飞机上。这种飞行记录仪就被称为“黑匣子”。之所以这样称呼，是因为为了保证设备在飞机出事故后不被破坏，将这种飞行记录仪装进了坚固的匣子里。这种匣子坚固，是用耐高温（600～1100℃）、承重压（1吨重的压力）、耐腐蚀的金属材料做成的。不过“黑匣子”并非黑色，并不是根据它的外表颜色命名，之所以这样叫，是因为当事故发生后很多人们需要了解的数据具有神秘色彩。此后，人们把各种事后追忆现场数据记录的仪器引申统称为黑匣子。而“黑匣子”作为人们概念中可靠的宝贵证据的代名词也逐渐流行开来。
大多数客机和军用飞机上目前安装有2种黑匣子。一种被称为飞机数据记录器（FDR），专门记录飞行中的如飞行的时间、速度、高度、飞机舵面的偏度、发动机的转速、温度等各种数据，共有30多种，并可累计记录25小时。飞机起飞前，只要打开黑匣子，黑匣子就会收录飞行时的上述种种数据。一旦出现空难，人们便能从黑匣子中找到整个事故过程中的飞行参数，知道飞机失事的原因。
另一种黑匣子（CVR）被称为飞行员语言记录器，它通过安放在驾驶舱及座舱内的扬声器就像录音机一样录下飞行员与飞行员之间，以及座舱内乘客、劫机者与空中小姐的讲话声，记录的时间为30分钟，超过30分钟录音又会重新开始。因此，这个黑匣子保存的是空难30分钟前的机内信息。
黑匣子随着科技的迅速发展也在不断更新换代。20世纪60年代的黑匣子（FDR）误差较大，只能记录5个参数。70年代开始使用能记下100多种参数的数字记录磁带，保存最后25小时的飞行数据。90年代后出现了集成电路存贮器，类似于电脑中的内存条，可记录两小时的CVR声音和25小时的FDR飞行数据，这样就使使空难分析的准确度大大提高。
粒子对撞机
粒子对撞机这种装置是在高能同步加速器基础上发展起来的，主要作用是对相继由前级加速器注入的两束粒子流进行积累并加速，使其到一定强度及能量时进行对撞，以产生足够高的反应能量。
粒子对撞机的原理及作用
粒子物理学是物理学前沿学科，探索物质结构的基本组成成分、性质以及它们之间相互作用规律。由于这种研究需要借助高能实验手段，因此粒子物理也被称为“高能物理”。物理学研究物质及其作用和基本规律，是自然科学各个学科的重要基础。而科学家利用直线对撞机，就能研究很多关于物质结构和宇宙最基本的问题了，比如：是否存在尚未发现的新的自然规律？是否存在四维时空以外的更高维的空间？暗物质是什么？如何理解神秘宇宙的暗能量？等等。
而粒子对撞机的实验结果十分激动人心，它可以模拟宇宙大爆炸最初的情况，并使人们第一次观察到夸克-胶子等离子体及解除夸克的禁闭成为可能，诸多的“粒子工厂”会提供高精度的实验室，更精确的检验标准模型，对粒子一反粒子变换及宇称联合反演破坏的规律进行研究，探索标准模型以外的新现象。
目前世界上功率最大的一台对撞机，是在纽约国家实验室的价值6亿美元的相对重离子对撞机。它的两台大型超导直线加速器能够分别将正负电子加速到2500亿电子伏特的能量，质心系能量达到5000亿电子伏特，以后还可以建造在总长约340千米的地隧道里，扩展到1万亿电子伏特。在加速器里，由电子枪产生的电子和由电子打靶产生的正电子加速，然后输入到储存环。正负电子在储存环里可以以接近30万千米/秒的速度相向运动、回旋、加速，并以125万次／秒的频率不断地进行对撞。其中，有物理研究价值的对撞反应每秒只有几次。通过对这些数据的分析，科学家能够进一步认识粒子的性质，从而揭示出微观世界的奥秘。
第一次粒子对撞
2003年6月，美国“对撞试验”成功，开创了原子物质研究的新纪元，同时也是人类历史上第一次粒子对撞。此次实验是要在接近光速的情况下（光速的99.95％），使金原子核对撞，从而产生高达1万亿摄氏度的高温。这个温度是太阳温度的1万倍。
原子核内的质子和中子在如此高温的条件下将会融化为夸克等离子体。就如同水在不同高温下由固体变为液体，再由液体变为气体一样。20世纪60年代物理界提出了一个概念：“夸克”。有些物理学家认为，物质内部的质子和中子由夸克组成，而夸克是由一种被称为胶子的粒子组成的。
物理学家在这以前，还提出一种理论，认为在整个宇宙在起源的第一个百万分之一秒时，都是由夸克和胶子的混合物组成的。而人类在这一次粒子对撞中，也第一次亲眼目睹了这样的景象。负责该项目的科学家称，此次实验的目的是制造为时仅为百万兆分之一秒的夸克一胶子等离子体，随后该等离子体又变为普通的物质。通过对这一过程的观察，他们希望能找到物质组成的根本原因。虽然对撞实验已取得初步成果，但它一直面对的众多争议还在继续纠缠。
沃尔特一瓦格纳给纽约国家实验室写信，询问夸克－胶子等离子体的形成是否会造成蚕食地球的黑洞？国家实验室为此专门邀请了一些知名物理学家，组成了一个专家小组，负责对潜在的危险进行调查。专家们通过调查后否定了存在危险的可能。2003年6月，该实验小组终于被批准进行对撞实验。然而，瓦格纳为阻止这项实验仍然在继续寻求法律方面的支持。
对撞实验的成功，突破了现有的环形对撞机的能量上限，产生了更高能量的粒子。但是，在绝大部分物理问题被解决后，还需要科学家们去回答这样一些问题，比如，宇宙是否存在新的自然规律尚未被发现，如新的对称规则和物理定律？是否存在四维以外的更高维空间？而要想深入这个微观世界，就需要用高能加速器产生高能量的粒子。这将有助于揭开许多谜底，包括关于宇宙的最大的一个谜——暗物质。
世界上最大的粒子对撞机
2008年9月11日，一个质子束沿着欧洲大型强子对撞机27千米长的轨道完整运行了一周，世界上最大的粒子碰撞试验首次大型测试成功完成。科学家认为，这是人类理解宇宙组成的重要一步。
据报道，试验在位于瑞士和法国边境的欧洲核研究中心中完成。瑞士当地时间上午9点32分左右，研究人员将质子束注入加速器中。计算机屏幕上在一系列测试后亮起2个白点，标志着质子光束在大型强子对撞机（价值38亿美元）轨道中完整地运行了一周。随后试验负责人宣布质子运行正常。
粒子束运行在这次对撞测试中方向为顺时针。欧洲核研究中心下一步计划进行逆时针方向的粒子加速测试。而在最终将要进行的试验中，两个方向相反的粒子束将进行对撞。
之前曾有人担心质子碰撞将会带来世界末日。这些人认为，高速粒子流对撞产生的巨大能量产生的黑洞会瞬间吞噬地球。但是研究人员并不认同，他们声明试验是绝对安全的，这次实验有可能发生的最危险事件是全速前进的粒子束失去控制，但即使是这种情况发生，也仅仅会损坏加速器。
作为世界最大的粒子加速器，大型强子对撞机建于瑞士和法国边境地区地下100米深处全长26.659千米的环形隧道中。开足马力后，对撞机能把数以百万计的粒子加速至将近每秒钟30万千米，相当于光速的99.99％。粒子流单束粒子流能量可达7万亿电子伏特，每秒可在隧道内运行11245圈。
据介绍，欧洲核研究中心的20个欧洲成员国组织了这项试验，有80个国家的研究者。科学家希望，欧洲核研究中心的此次试验能揭示反物质和可能隐藏的多维空间和时间，并找到证据证明假定微粒希格斯玻色子的存在。英国科学家彼得·希格斯假设出的“希格斯玻色子”，被认为是物质的质量之源，其他粒子在希格斯玻色子构成的“海洋”中游弋，受其作用而产生惯性，最终才有了质量。然而“希格斯玻色子”在粒子物理学标准模型所预言的62种基本粒子中，是唯一还没有被发现的。
相关链接——粒子加速器
粒子加速器是一种用人工方法产生高速带电粒子的装置。在我们的生活中，常见的粒子加速器有用于电视的阴极射线管及X光管等设施。
作为探索原子核和粒子的性质、内部结构和相互作用的重要工具，在工农业生产、医疗卫生、科学技术等方面，粒子加速器也都有重要而广泛的实际应用。自E.卢瑟福1919年用天然放射性元素放射出来的a射线轰击氮原子首次实现元素的人工转变后，物理学家就认识到：要想认识原子核，就必须用高速粒子来变革原子核。而天然放射性提供的粒子能量有限，只有几兆电子伏特（MeV）；天然宇宙射线中粒子的能量虽很高，但粒子流又极为微弱，而且无法支配宇宙射线中粒子的种类、数量和能量，难于开展研究工作。因此，人们为了进行实验研究，几十年来研制和建造了多种粒子加速器，性能也不断提高。生活中的电视和X光设施等，都属于小型的粒子加速器。
粒子加速器的结构一般包括三个主要部分：一是粒子源，可以为加速提供所需的粒子，有电子、正电子、质子、反质子以及重离子等；二是真空加速系统，其中有一定形态的加速电场，并且为使粒子在不受空气分子散射的条件下加速，整个系统必须放在真空度极高的真空室内；三是导引、聚焦系统，利用一定形态的电磁场来引导并约束被加速的粒子束，使之沿预定轨道接受电场的加速。所有的这些结构，都要求高、精、尖技术的综合和配合。
粒子所能达到的能量和粒子流的强度（流强）是加速器的效能指标。按照粒子能量的大小，加速器可分为低能加速器（能量小于108eV）、中能加速器（能量在108～109eV）、高能加速器（能量在109～1012eV）和超高能加速器（能量在1012eV以上)。目前，低能和中能加速器主要用于各种实际应用。
科学家通过应用粒子加速器，发现了绝大部分新的超铀元素和合成的上千种新的人工放射性核素，并对原子核的基本结构及变化规律进行了系统深入地研究，促使原子核物理学迅速发展成熟起来。而高能加速器的发展，又使人们发现了包括重子、介子、轻子和各种共振态粒子在内的几百种粒子，建立了粒子物理学。
加速器的应用近20多年来已远超出原子核物理和粒子物理领域，为材料科学、表面物理、分子生物学、光化学等其它科技领域都做出了重要贡献。加速器还在工、农、医各个领域中广泛用于生产同位素、肿瘤诊断与治疗、射线消毒、无损探伤、高分子辐照聚合、材料辐照改性、离子注入、离子束微量分析以及空间辐射模拟、核爆炸模拟等。世界各地迄今为止建造的粒子加速器数以千计，其中小部分用于原子核和粒子物理的基础研究，而其余的绝大部分都属于以应用粒子射线技术为主的“小”型加速器。
VR——“虚拟现实”技术