后航天飞机时代指2011年7月美国航天飞机全部退役后的载人航天发展阶段，该概念由美国航天局于2009年提出。原计划由“猎户座”飞船和“战神”火箭接替航天飞机执行任务，后因政策调整转为依赖俄罗斯联盟号飞船过渡。随着商业轨道运输服务（COTS）计划的实施，SpaceX等私营企业开始承担国际空间站货运任务 。
航天飞机退役前，5架轨道器共执行135次任务，完成国际空间站核心组件运输和哈勃望远镜维护。新一代载人航天器采用火箭顶推布局，其固体火箭助推器及主发动机技术被继承至SLS重型运载火箭系统。NASA同步推进太阳能电推进、轨道燃料加注等深空探测技术研发 。
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