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"挑战者"号是美国研制的第二架航天飞机。与第一架航天飞机"哥伦比亚"号相比，它在结构、材料和设备方面都有一些改进："哥伦比亚"号不装燃料时重量为75吨。"挑战者"号由于使用了改进的内部燃料箱，重量比"哥伦比亚"号减轻45吨，因而能装载更多货物；防热瓦有所改进，采用了新型的加固硅瓦片。此外，宇航员的座椅、着陆系统、仪表盘都有所改进。
"挑战者"号的首航，曾由于某些技术问题由原定的1983年1月20日发射推迟到1983年4月4日～9日发射。"挑战者"号首航共完成了两项主要任务：发射一颗重两吨半的"跟踪和数据中�"卫星；宇航员斯托里·马斯格雷夫和唐纳德·彼德森进行第一次"太空行走"。他们走出"挑战者"号的座舱，于失重情况下在敞开的货舱里，系上安全带行走和活动了近4小时。"挑战者"号于1983年6月和8月，又进行了第二、三次飞行。在第二次飞行时，把美国历史上的第一位女宇航员萨利·赖德送上了太空。美国的第一位黑人宇航员布卢福德空军中校，是在第三次飞行时进入太空的。1985年4月29日第一位美籍华裔科学家王赣骏博士参加了"挑战者"号的第七次飞行，并负责失重状态下流体动力学的研究。
1986年1月28日这次飞行，是"挑战者"号的第10次飞行。在以前的飞行中，"挑战者"号曾出现过一些故障，其中1985年7月29日第八次飞行时的事故最为严重。当时，"挑战者"号从佛罗里达升空后不久，机上的三个发动机中的一号主机突然提前停机，宇航员及时启动了机身上的另一个小发动机，才使航天飞机进入地球低轨道，比原定的轨道低了128公里。
一般情况下，航天飞机每次飞行后，经过二至四周的检修，就又可以重新发射升空，可以反复使用100次。
美国是在1972年决定研制航天飞机的。经过9年的研制，几遭挫折，几度推迟，美国"哥伦比亚"号航天飞机终于在1981年4月12日上天了。经过54小时30分钟的飞行，绕地球运行36圈，"哥伦比亚"号在4月14日按计划返回大气层，安全着陆。美国航天飞机的试飞成功，标志着美国宇航事业的重大突破。
自1981年4月12日至1986年1月12日，美国航天飞机共进行了24次宇宙飞行。执行飞行任务的宇航员共125名。他们分别乘"哥伦比亚"号、"挑战者"号、"发现"号和"阿特兰蒂斯"号4架航天飞机在太空中进行了各种飞行试验。在125名乘员中，不仅有美国的女宇航员、黑人宇航员、华裔宇航员，还有德国、加拿大、法国、荷兰、墨西哥等国的科学家，以及沙特阿拉伯王国的亲王。
航天飞机每次飞行都有特定的飞行任务。在第一次至第四次飞行时主要任务是试飞，检验各种部件性能和热应力。在以后的历次飞行中主要任务有：施放和维修卫星、进行各种科学试验和大型太空建筑骨架搭建试验。航天飞机也执行特别的任务，如在第15次飞行中就执行了绝密性的军事任务，施放各种防卫系统试验卫星。
美国航天飞机在24次飞行中，基本上完成了预定的任务，但也出过不少故障，有些甚至是十分严重的。如在第二次试飞时，由于机上的燃料电池发生故障，航天飞机被迫提前返航。在第四次飞行中，两个火箭助推器沉入大西洋。在第五次飞行中，由于航天服出了毛病，致使太空行走计划流产。在第16次飞行中，损坏了100多块隔热瓦，航天飞机下降时，一个轮胎烧破。在第18次飞行中进行的激光反射试验第一次失败，在进行第二次试验时才成功。航天飞机在第19次发射时，出现了严重险情，它的三个主发动机中的一个由于热传感器失灵，只开动了5分48秒，提前3分多钟熄火。当时"挑战者"号已飞离地面112公里，尚未入轨。载人宇宙飞行器的发动机在入轨前熄火，这在美国20多年的载人太空飞行史上还是第一次。在第20次发射时，由于雷阵雨和机载电脑发生故障，航天飞机两次推迟发射。
1986年1月28日，"挑战者"号在进行美国航天飞机的第25次飞行中，发生空中爆炸。这是美国56次载人航天飞行中第一次爆炸事件，也是美国宇航员第一次在飞行中死亡。