自從1961年4月12日尤裡·加加林乘坐「東方1號」飛船進入外層空間、實現人類進軍太空的夢想之後，如何解決載人太空飛行器使用上的經濟性問題成為了擺在有志將航天員送入太空的國家免籤的一個難題。載人航天飛船和空間實驗室雖然能解決航天員進入太空和返回大氣層內的問題，但從設計上來說屬於一次性太空飛行器，可以說在經濟上不太划算。而1977年「企業」號太空梭的研製成功，則為這個問題提供了一個較為圓滿的解決方案。不過，太空梭雖然能夠重複運用，但其在應用上仍然存在一些麻煩，其中太空梭在不同任務區域的調動、以及在大氣層內進行試驗時如何升空，是一個相當關鍵的問題。而為了解決這個問題，太空梭運載機這種非常特殊的大型飛機應運而生，並見證了太空梭的興起與落幕。
□由波音747-100客機改裝的NASA905馱運「企業」號太空梭起飛。使用大型飛機運輸太空梭，是人類對航空器與太空飛行器有機組合的最初嘗試
雖然太空梭名義上是一種兼具在大氣層內外飛行能力的太空飛行器，但事實上太空梭在大氣層內飛行時限制很多。太空梭在設計上主要考慮作為可重複使用的載人太空飛行器、以將航天員安全地送入外層空間或撤回大氣層內為主要任務，同時還要執行軌道載人太空飛行器的各類任務，因此機上有很多不利於在大氣層內飛行的「死重」、且氣動設計僅僅考慮了升空時儘量降低空氣阻力和返回時能依託自身機翼和機體受到的升力安全滑翔著陸，而沒有考慮過依靠自身動力從地面滑跑起飛並在大氣層內飛行的問題。所以，太空梭雖然像固定翼飛機一樣擁有機翼和尾翼，但事實上太空梭並不具備在大氣層內飛行的能力。
□完成最後一次飛行任務後著陸的「發現」號太空梭。從該機面積狹小的機翼、空氣阻力不小的「方盒」型機身和發動機短艙，不難明白太空梭在大氣層內的飛行能力是個什麼水平
在太空梭難以實現大氣層內飛行的問題上，太空梭的發動機選取也是一個很重要的原因。美國的太空梭配用的RS-25D發動機本質上是一種火箭發動機、用途局限於調整飛行姿態、並在發射升空時提供部分推力。而蘇聯雖然計劃為「暴風雪」號和後續的太空梭配裝AL-31渦扇發動機（即蘇-27戰鬥機的動力裝置）來改善大氣層內飛行性能，但在「暴風雪」號的發射試驗中並沒有採用這一設計，其後因蘇聯解體導致太空梭計劃被打斷並最終流產，這種設想再也沒有實踐的機會。當然，考慮到「暴風雪」號太空梭與它的美國同行們一樣基本沒有考慮大氣層內的空氣動力學問題，所以即便安裝了AL-31發動機，其在大氣層內飛行的能力也不會太好。因此，如果要讓太空梭在不同的部署地點進行機動，寄希望於其能像固定翼飛機一樣在一個機場起飛升空、再進行長距離飛行降落到另一個機場是不現實的（這是空天飛機才具有的能力），而必須依靠外力。
□與「能源」號助推火箭進行連接組合中的「暴風雪」號太空梭。雖然該機有配裝渦扇發動機改善大氣層內飛行能力的打算，但這個設想最終未能實現
為了解決太空梭在大氣層內，特別是發射場、降落場、維修保障基地之間的轉運問題，美國國家航空航天局（NASA）在「企業」號研製的同時，選擇了使用大型飛機運載太空梭作為機動手段。這一構想並不新鮮，這種使用大型飛機背馱小型飛機形成組合式飛行器的概念，早在二戰期間就已經出現過。當時，德國空軍為空襲歐洲大陸上的重要目標，採用了戰鬥機與裝載炸藥的自殺式轟炸機組合的「槲寄生」組合，並執行了多次作戰任務。從概念上來說，「槲寄生」與太空梭運載機存在顯著區別，特別是其控制終端在被背負的小型飛機上、大型飛機僅作為載重平臺和被控制機體的設計，與太空梭運載機恰好相反。但「槲寄生」的成功實踐，證明使用大型飛機背負小型航空器飛行能確保結構穩定、對飛行性能的影響也有限，因此可以認為「槲寄生」側面證實了使用大型飛機背負運載太空梭的可行性。
□Me109戰鬥機和改裝後的Ju88自殺式轟炸機組成的「槲寄生」飛行體。這種看起來怪模怪樣的組合，卻是組合式飛行體概念的鼻祖
而在太空梭運載機的選取上，當時NASA面臨著很多種選擇。「企業」號太空梭長37.2米，寬23.8米，高17.4米，空重72.6噸，理論上載重能力超過100噸的大型運輸機都可以用於「企業」號的運載。在眾多平臺當中，NASA選擇了當時還很新銳的波音747-100客機。這種客機全長70.6米、最大起飛重量超過330噸、可進行超過10000千米的遠程飛行，同時便於採購零件進行維護保養，因此很適合作為太空梭的運載機平臺。1974年，代號NASA905的太空梭運載機改裝完畢，與其他波音747-100相比，該機在外觀上最顯著的區別在於水平尾翼兩端增加了防止背負太空梭時產生的擾流幹擾穩定的垂直穩定器，另外在機身背部安裝了用於對接太空梭的Mate-Demate Device（MDD）設備。1977年2月18日，「企業」號首次由NASA905背負升空，證明了這種組合的可行性。此後，NASA905與另一架波音747-100改裝而來的NASA911成為美國僅有的兩架太空梭運載機。值得一提的是，雖然在「發現」號太空梭於2011年3月9日完成最後一次飛行任務之後太空梭暫時退出了歷史舞臺，但NASA905卻仍然繼續服役、並「改行」成為了無人機運載平臺。老實說，考慮到無人機與太空梭在重量和體積上的差異，這未免有點大材小用了。
□NASA905背負波音公司的「幻影射線」無人機。對於以背負太空梭為最初設計任務的NASA905來說，馱運這種「小不點」實在是小菜一碟
而說起NASA905在蘇聯的「同行」和競爭對手，人們想到的往往是曾背負「暴風雪」號太空梭的安-225重型運輸機，但實際上安-225並非唯一一架設計上用於運載太空梭的蘇聯飛機。1977年，米亞西舍夫設計局獲批在米亞-4「野牛」遠程轟炸機的基礎上設計了VM-T特種運輸機，用於大型太空飛行器組件運輸。1981年4月，VM-T首飛成功。在服役期間，三架VM-T曾運送太空飛行器150餘次，並多次承擔大型天然氣罐的空運任務，可謂功勞赫赫。而在蘇聯的太空梭發展歷程中，VM-T也起到了不可替代的作用。1982年3月15日，VM-T成功運輸了裝載有太空梭動力系統的運輸艙。同年12月28日，又運輸了載有太空梭前後整流罩的運輸容器。1983年3月1 日，VM-T成功搭載太空梭全尺寸機體樣機升空，證明使用該機運載太空梭是可行的。1988年3月23日，VM-T承擔了向拜科努爾發射場運送「暴風雪」號太空梭的任務，雖然飛行期間發生了一些問題，但最終任務圓滿完成，這為「暴風雪」號成為美國太空梭以外唯一成功發射的可重複利用載人太空飛行器起到了關鍵性的作用。
□背負太空梭全尺寸樣機的VM-T。
從實踐來看，VM-T用於太空梭運載是合格的，但限於米亞-4轟炸機的先天設計限制，該機機體寬度較窄、對太空梭支撐能力相對較差，同時VM-T又繼承了米亞-4航程較短的缺陷（背負31.5噸載荷時航程僅有1700千米），因此蘇聯在「暴風雪」號太空梭的研製期間，就已經決定採用規模更大的運輸機來運載太空梭。當時，蘇聯生產的飛機當中噸位和規格最大的是安-124「魯斯蘭」，這種1982年首飛的重型運輸機在機身尺寸、飛行性能上都與波音747相當，而載重能力還超過了波音747，因此用改裝後的安-124運載「暴風雪」理論上是可行的。但考慮到太空梭運載任務的特殊性，同時運載太空梭進行遠距離飛行需要性能更好的平臺，蘇聯最終選擇以安-124為基礎設計噸位更大的安-225。安-225從外觀上看最具特色的方面在於其「H」型尾翼和機翼下多達6臺的發動機，而該機巨大的體積則更為人所津津樂道。1989年5月12日，安-225成功背負「暴風雪」號太空梭進行了飛行試驗。然而不曾令人所想到的是，這一次飛行竟然是安-225唯一一次實現了其設計中的預定任務。
□背負「暴風雪」號太空梭起飛的安-225。從兩者體積的對比，不難看出安-225的的巨大程度
如今，曾經叱吒風雲的太空梭已經「英雄遲暮」，而當年為運載太空梭而設計的NASA905和安-225卻仍然活躍在、並有了各自全新的任務領域，這種始料未及的結局，實在令人不禁慨嘆。平心而論，無論是太空梭還是NASA905、安-225其實都有冷戰時代美蘇兩國爭霸在載人航天和航空工程技術方面的投射，在冷戰時代落幕後太空梭解甲歸田、並與太空梭運載機「勞燕分飛」也實屬必然。但無論從航天工程還是航空工程的角度來說，太空梭與太空梭運載器的組合體，仍然堪稱是當代最偉大的飛行器設計之一。今天回顧這種航空器與太空飛行器的完美組合，我們仍會對當年航空航天工程技術人員的創舉感到驚奇，而這些難能可貴的技術探索，則已經成為人類進軍太空進程的一塊塊奠基石。