历史沿革
研制
第一代空天飞机失败
上世纪60年代初，美国空军将领就对空天飞机的性能做出一些要求，有关机构开始对空天飞机作探索性试验，当时它被称为“跨大气层飞行器”。20世纪60年代发展的X-15、X-23和X-24等方案，为后来的空天飞机研制奠定了重要的基础。由于当时的技术、经济条件相差太远，且应用需求不明确，因而中途夭折。
80年代中期，在美国的“阿尔法”号永久性空间站计划的刺激下，一些国家对发展载人航天事业的热情普遍高涨，积极参加“阿尔法”号空间站的建造。当时估计，空间站建成后，为了开发和利用太空资源，向空间站运送人员、物资和器材等任务每年将达到数千次之多。这些任务如果用一次性运载火箭、载人飞船或航天飞机来完成，一年的运输费就将达到上百亿美元。为了寻求一种经济的天地往返运输系统，美、英、德、法、日等国纷纷推出了可重复使用的天地往返运输系统方案。
1986年，美国提出研制代号为X-30的完全重复使用的单级水平起阵的“国家航空航天飞机”，重点是对高超音速喷气式发动机技术进行研究，后来又将研究重点转移到了火箭动力航天飞机方面，为研制空天飞机打下基础。
1994～1996年，由美国空军大学、空军科学技术顾问委员会完成的一系列关于未来军事装备的研究报告均建议把空天飞机作为今后20～30年最重要的武器装备之一。1996年7月，美国宇航局和洛马公司签订了一项协议，由洛马公司研制一种可重复使用的运载器技术验证飞行器，并进行飞行试验，以为研制和经营可完全重复使用的实用型运载器进行技术上的准备。该验证机代号为X-33，而最终要研制的实用型飞行器被称为“冒险星”。
X-33具备把11.35吨有效载荷送上国际空间站的能力，
美国宇航局希望它能比老一代航天飞机节省90%的发射费用。如果研制成功，X-33将是美国第一代真正意义上的空天飞机。像第一代航天飞机一样，X-33的发射和降落将分别采取垂直发射和水平降落的形式，但它支持单级火箭运输，仅依靠自身发动机和内置燃料，无需任何外挂燃料的辅助燃烧动力就能进入轨道，不但能节省大量人力物力，同时还能缩短两次任务之间的准备时间。为了达到这一目标，设计者们开发了一种新型的气塞式火箭推动器，以使飞行器以18倍音速的速度飞行，同时，为减轻重量，X-33将采用新式的质量较轻的复合材料制造。但是，一些专家认为这些技术在当时并未成熟，将导致X-33的失败。
NASA原计划于1999年7月4日制造出样机，1999年7月26日进行马赫数为7的第一次飞行。但由于技术难度太大，X-33技术验证机的研制任务未能如期完成。2001年，在经过5年的研究，耗资12.6亿美元后，NASA和空军相继宣布取消X-33技术验证机的研制计划，但“冒险星”计划并没有被停止。洛马公司当时准备成立一家公司，称为“冒险星有限责任公司”，负责筹集制造和经营“冒险星”实用运载器所需的50亿美元资金。
美国空军虽未直接参与X-33项目，但却一直对这种技术十分关注，美国宇航局取消X-33项目后，美国空军太空司令部曾表示空军想要评估形势并有可能接管X-33计划的后勤支持，但迄今未知有进一步消息。
第二代空天飞机
1996年，NASA提出了Future-X计划。这个计划被拆成两个子计划，其中规模较小的“探险者”，就是X-37计划。这是因为X-33计划在1994年一度被冻结，影响到好几个关键技术的研究进度。为了让几个致力于太空运输方面的研究机构可以继续把他们的实验结果送上太空做高超音速的飞行验证，
从1998年底直到1999年7月，波音与NASA签署了4年合作协议，建造一系列验证机中的第一架。依照计划，X-37将成为第一架同时具备在地球卫星轨道上飞行和具备再入大气层能力的飞行器，而机上的自动操作系统将在NASA所致力的“降低进入太空的负载成本”上扮演关键性的角色。在原计划中，X-37可以由航天飞机携带进入太空，但是在有报告指出使用航天飞机携带X-37进入太空不合乎经济效益后，就改由“三角洲4”或是相似的火箭负责这个任务了。在太空中，X-37可以经由本身配备的火箭引擎推动，得到25倍音速的飞行速度，直到重入大气层前，X-37有21天的时间在太空中进行相关的实验，然后重返地球，降落在传统的跑道上。
试飞
2010年4月22日，美国空军花费10年研制的全新“空天战机”X-37B首次试飞。这种外形和功能都酷似小型航天飞机的战机将通过火箭送入轨道环绕地球飞行，然后再以滑翔方式返回地面。据悉，该机将从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地升空，并且在加利福尼亚州着陆。
发射
X-37B共进行了三个架次的飞行，第一架X-37B从美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地发射升空，同年12月降落加州范登堡，任务编号OTV-1；2011年3月5日，第二架X-37B（OTV-2）升空，发射工位仍然位于卡角，在轨运行时间469天，2012年6月返回，降落地点为加州范登堡；第三架X-37B（OTV-3）在2012年12月升空，现在已经完成了轨道任务。
2010年
2010年4月23日7点52分（美国东部时间4月22日19点52分），美国研制的人类首架太空战斗机X-37B从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地SLC-41发射台成功发射升空，“阿特拉斯5号”火箭执行了此次发射任务。X-37B在战时，有能力对敌国卫星和其他航天器进行军事行动，包括控制，捕获和摧毁敌国航天器，对敌国进行军事侦察等等。
X-37B发射后进入地球卫星轨道并在太空遨游，X-37B在设计上能够执行最长为期270天的太空任务。结束太空之旅后，X-37B将进入自动驾驶模式返回地球，最后在加州范登堡空军基地或者附近备用基地——爱德华兹空军基地(VAFB)着陆。
这架X-37B无人驾驶太空飞机在当地时间2010年12月3日凌晨1点16分降落在美国加州范登堡空军基地。
但是，美国空军没有透露飞机的具体用途，也没有说明这次飞行所携带的物品。
这次X-37B安全着陆是太空飞机首次自主重返大气层，创下了新的纪录。对美国太空计划的发展具有重要意义。
2011年
2011年3月5日美国东部时间下午5时46分，美国佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射第二架由一枚“宇宙神—5”运载火箭搭载的X—37B轨道试验飞行器，计划飞行时间9个月，期满后延长6个月，于2012年6月16日成功返回地球。
X—37B长8.8米，实际上是一种“迷你航天飞机”，
往返太空和地面，可重复使用。不过，这种“迷你航天飞机”并不搭载宇航员。美国2010年发射第一架X—37B，运行224天于去年12月3日返回地面。按照美国空军的说法，一旦投入使用，这种飞行器可以执行太空侦察、修复卫星等任务。
X-37B由波音公司研制，首架曾在轨道运行225日。据悉，X-37B所有运作在升空后“自动进行”，无需地面人员遥控。
2012年
2012年12月11日从卡纳维拉尔角空军基地成功发射。执行本次任务的X-37B与2010时发射的为同一架。这架X-37B的发射，使用的运载工具为阿特拉斯5型火箭，累计轨道飞行时间671天，打破了前一架次X-37B所保持的记录。
2014年
2014年10月14日，X-37B（OTV-3）轨道飞行时间671天，美国空军“绝密级”X-37B迷你航天飞机可能返回，并降落在美国加州范登堡空军基地，空军的官员已经在范登堡空军基地准备迎接X-37B的降落。
2014年10月17日，美国军方宣布，2012年12月从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射升空的X-37B于当地时间当天上午9时24分（北京时间18日0时24分）在加利福尼亚州范登堡空军基地着陆。这是该飞行器执行的第三次试飞测试任务，也是迄今耗时最长的一次“秘密任务”
2015年
美国空军X－37B“轨道试验飞行器”将于2015年5月执行第四次在轨飞行任务。与此前3次任务高度保密、完全避谈细节不同的是，美国空军此次主动透露，将在飞行中测试一种可提高能效的新型推进器。美国联合发射联盟公司28日说，5月20日，一枚“宇宙神－5”型火箭将从佛罗里达州卡纳维拉尔角把X－37B送入太空。美国空军快速反应能力办公室主任兰迪·沃尔登在一份声明中表示，此前3次飞行任务主要是验证飞行器，而此次任务的重点将转为对试验性载荷的测试。
设备结构
外形特征
X-37B由波音公司旗下“幻影工厂”制造，重大约5吨，长8.8米，高2.9米，翼展为4.6米，尾部有两扇竖尾翼，外形酷似跑车，大小是航天飞机的1/4。起飞重量超过5吨。
X-37B的长度大约为29英尺，约为8.8米，宽9.5英尺，即2.9米，翼展大约15英尺，即4.6米，长度接近一辆加长型的劳斯莱斯幻影加长版，因此X-37B的体积比一般的轨道卫星要大，但又小于航天飞机，由于其发射方式也使用了火箭，因此X-37B应该被列为迷你航天飞机，而不是空天飞机，毕竟X-37B无法实现水平起飞。
内置货舱
X-37B的内置货舱能够转载货物、机械臂，那么X-37B在轨验证航天器的导航控制技术、热防护材料、发动机技术、空间对接以及载人能力等就是“隐性”任务，美军可以根据X-37B不同阶段来制定各种分级任务。
X-37B的体积虽小，但功能齐全，有一个与航天飞机相似的背部载荷舱，尺寸与皮卡车的后货箱相当，这是X-37B的一个显著的亮点，载荷能力为大约在2吨左右，内置货舱可以搭载小型机械臂，抵达轨道后可展开轨道作业，如抓取敌方在轨卫星、破坏航天器、释放小型载荷等等。为了满足X-37B的在轨能源需求，其还携带了太阳能电池板，可提供不间断的电力供应。
动力系统
X-37A原先以高纯度的过氧化氢和JP-8煤油作为推进剂。但X-37B则改为了甲基肼（MMH）和N2O4的双组元自燃推进剂，虽然MMH有剧毒，然而技术上则更为成熟。X-37B的在轨机动能力是美军测试的重点之一，由于X-37B需要对敌方航天器进行侦察、攻击，因此需要不断变轨，具备不同高度的轨道机动能力是非常重要的，有趣的是X-37B也需要不断变轨进行防御，因为轨道垃圾实在是太多了，稍不留神就有可能偷鸡不成蚀把米，被空间碎片击中而失效。
武器配置
尽管X-37B属于低轨道航天器，
其直接的太空作战能力有限，但军事专家认为，X-37B可搭载导弹、激光发射器等先进武器实施远程精确打击，其作战潜力不可低估。
X-37B升空后可迅速到达全球任何目标的“上空”，利用自身携带的武器对敌国卫星和其他航天器采取控制、捕猎和摧毁等攻击，甚至向敌国地面目标发起攻击。由此可见，X-37B完全有可能成为“轨道轰炸机”。
侦察设备
截止2014年，美军的航天侦察能力主要由国家侦察局负责，但存在作战响应慢、费用昂贵等不足，因此美国国防部决定发展空天飞机以弥补美军航天侦察能力的不足。
X-37B能够搭载多种侦察设备，在高空对海陆空目标及外太空目标进行侦察，并将侦察信息实时传递给作战单位。如果这种无人空天飞机可靠的话，可以促使美军快速大量部署低轨道侦察卫星。
主要功能
X-37B由“阿特拉斯”火箭送入轨道，并通过自身携带的太阳能电池板制造需要的电能。X-37B可承担侦察、导航、控制、红外探测，并且在完成任务后自动返回地面。
飞机减速离开太空，可以使用范登堡空军基地长4600米、宽61米的跑道着陆。在轨道上，此航天飞机可以从事情报收集、发射小卫星、测试太空设备等工作。X－37B不仅具有飞行速度快，滞空时间长，发射费用低等优点，还拥有强大的侦察和攻击潜力，被军事观察家称为“空天战机的雏形”。
根据美国空军公布的资料，
可重复使用的X-37B的尺寸只有美国现役航天飞机的四分之一。X-37B可以在轨道上运行270天。在战时，该机有能力对敌国卫星和其他航天器开展“军事行动”，包括控制，捕获和摧毁敌国航天器，对敌国进行全方位军事侦察等等。因此，X-37B很可能将是人类首架太空战斗机。
基本性能
乘员：无
长度：8.9米（29英尺3英寸）
翼展：4.5米（14英尺11英寸）
高度：2.9米（9英尺6英寸）
空重：3.5吨
载重：11000磅（4990公斤）
发动机：1×喷气发动机AR2-3火箭发动机（肼），6600磅（29.3千牛）
电力：砷化镓太阳能电池、锂离子电池
有效载荷舱：2.1米×1.2米（7英尺×4英尺）
轨道速度：28044千米每小时（17426英里每小时）
轨道：近地轨道
轨道飞行时间：270（设计）
X-37是一种由助推火箭发射或飞机投放、可进入地球卫星轨道高速飞行的无人驾驶空天飞机。由于它通过遥控导航，没有驾驶舱，因此体积比太空飞船小很多，非常符合空天飞机轻便灵活的要求。它长约9米、翼展4.57米、可携带2吨左右的物品，照设计能在近地轨道上以每小时2.5万公里的高速飞行。相比之下，传统的太空飞船重90多吨，长37米。X-37计划与X-33有一定关联。X-33虽然失败了，但它的重复发射设计在太空运输方面具有极大的商业价值，
与常规战斗机相比，X-37B虽然块头小，却装有强大的动力装置。借助火箭发射升空时，它的速度可达到25倍音速。在这一速度下，地面雷达很难发现并跟踪X-37B的轨迹。X-37B可凭借自带的太阳能电池和锂电池提供动力，其飞行时间高达270天。
X-37B与其他航天器的对比：从X-37B的轨道高度也可以看出这种空天平台能够覆盖大多数卫星的轨道，根据西方一些观察家的评估，X-37B的轨道高度最多可以达到1000公里，能够对当前的多种轨道卫星构成潜在的威胁，毕竟X-37B上天后具备捕捉卫星的能力，能够在轨游弋，执行的任务也区域多样化。
作为一种可重复使用的航天器，X-37B还应该具备极强的再入与自主控制能力，由于X-37B能够在亚轨道空间与近地轨道之间进行飞行模式的切换，而亚轨道空间的大气密度又比较高，近地轨道的环境又与亚轨道空间截然不同，因此X-37B的热防护能力要更强，美军在这三架次的X-37B中都测试了不同等级的热防护能力，能对X-37B的空气动力特点进行了研究，使之成为一种能够快速进入轨道、成本较低的智能“杀手锏”。
研究团队
X-37的研究工作本由美国航天局（NASA）主持，其最初设计目的只是充当航天飞机的换代候选产品。2004年后，五角大楼高级计划研究局突然从NASA手中接管了X-37的全部研制工作，此后X-37一直处于绝密状态。除美国外俄罗斯、印度、德国、日本等国也在积极地研制空间作战飞行器。
应用领域
美国空军发展X-37B项目的主要目的之一仍然是寻找一种低成本入轨的平台，美军希望能够获得从地面快速进入近地轨道的通道，而且还要具备低成本、可重复使用的特点。
一直笼罩在神秘光环里的美国空天飞行器X-37B到底将用来干什么，外界说法不一。多名熟悉情况的西方专家表示，这种飞行器主要充当能快速响应需求的太空“眼睛”，而非外界猜测的那样是空天武器。
美国空军试图轻描淡写地宣称，X-37B是“可靠的、能重复使用的无人太空测试飞行平台”，主要用于测试可重复使用太空飞行器技术，完成科学试验。听上去似乎与航天飞机差不多，但不要忘记航天飞机也是有军事用途的。从1982年到1992年，美国航天飞机完成了一系列军事任务，曾多次携带秘密军用间谍卫星升空。
除了侦察平台外，
外界还猜测X-37B将成为一种跨时代的高超音速武器。但报道称，美军正式否认X-37B将成为武器平台，“X-37B并非是太空武器，它只是航天飞机的升级版。”报道称，X-37B采用的先进技术和昂贵造价注定它不可能成为一次性的消耗性武器，同样由美空军负责的X-51A“驭波者”和“猎鹰”高超音速飞行器才是测试美军未来新概念武器的平台。
X-37B的具体飞行任务为军事机密，归属美国空军太空司令部控制。美国军方采购了第二架性能更好的X-37B飞机，于2011年试飞。
美国一直坚称科学研究是研制X-37B的主要目的。美空军副助理部长佩顿（Gary Payton）在2010年4月22日解释：“我不知这为何会被说成太空武器化，这只是航天飞机的升级版。”
一些航天业内人士认为X-37B实际上是一种先进的太空战斗机或太空作战航天器。X-37B很可能将是人类首架太空战斗机。另根据媒体推测，美国太空战机大致在2015年定型，到2025年方能真正形成战斗力。
而美国军方公开的消息是X-37B尚处于验证机阶段，且其研发进度一再拖延。太空战机的概念和研究从上个世纪二战前提出到现在近百年过去了，进展并不顺利。
外界质疑，X-37B不单纯是可重复使用的太空战机，而是美国甘愿裁减核武后的秘密武器，可在两小时内攻击地球任何目标的太空战机，比核弹还危险，由于它的旅程非常神秘，令人担心这是太空军事化的开始。而美国空军官员称，他们已经在制造另一个X-37B飞行器，计划在2011年飞入太空。
美国空军女发言人布莱尔披露，X-37B由太空司令部第三太空实验中队指挥，它能够支持一系列试验。她说：“第一次飞行将着重验证长期飞行、可重复使用的太空运载工具所必需的技术、即自动返回和着陆的能力。”
军事专家认为，所谓的空天飞机分两种类型，一种是在2025年或其后部署的空天轰炸机，它能在2小时以内飞行1.6万公里、携带约5.4吨炸弹或巡航导弹，从美国本土出发轰炸全球任何一个地方的敌对目标。另一种是空天侦察—反侦察机，能在太空侦察敌情、攻击敌方卫星及其他航天飞行器和维修本国卫星。普遍认为，空天飞机能否实现快速轰炸打击能力仍有待观察。其中，美军空天飞机达到太空作战的能力至少还需要10到20年时间。
社会评价
俄罗斯纽带新闻网称，美国秘密研制的X-37B可能是世界上首架“太空战斗机”。它有能力对敌国卫星和其他航天器开展军事行动。文章称，目前除美国外，俄罗斯、印度、日本等国也在积极研制空间作战飞行器。而俄罗斯《观点报》则对美国是否真能试制成功空天战机表示怀疑。
俄地缘政治问题研究院副院长康斯坦丁西夫科夫近接受《真理报》采访时认为，尽管X-37B试飞时执行的任务对外秘而不宣，但基本上可以断定这是种多功能太空战机。西夫科夫认为，X-37B这类武器将首先对中国构成威胁，同样也会对俄罗斯构成威胁。
美国兰德公司防务分析专家彼特·威尔逊认为，“X-37B被认为是能将少量的有效载荷送入轨道，执行一系列的军事任务，然后再返回地球的飞行器的雏形。”他说，该计划2004年由美国空军“应急反应能力办公室”接管，这个办公室负责评估美国应付恐怖分子和一些国家袭击的快反能力等。此前美国《连线》杂志曾报道称，美国国防部曾有过“两小时内攻击地球上任意一个目标的快速全球打击”的战略构想。
中国空军指挥学院王明志大校对《环球时报》说：“美国一直有建立全球快速打击部队战略意图，而空天飞机不受大气层影响，可用于全球快速打击。”有专家称，美空军下达远程轰炸任务时，目前依靠基地和打击目标的位置，来决定派遣B-2远程隐形轰炸机还是B-52轰炸机，而这往往需要12到24个小时才能完成任务。空天飞机既能在外太空巡航，又能进入大气层直接执行打击任务，将使美国真正建成一个“两小时全球打击圈”。
联合国裁军研究所所长、美国国防信息中心太空安全计划前主任特雷莎-希金斯说：“接下来的问题是，X-37B会成为一个全球打击平台。国际上许多国家担忧全球打击概念。”希金斯表示，美国的竞争对手肯定不会降低对这一计划被用于太空武器的警惕，相应地会以反卫星武器作为回应。希金斯认为，“如果它用于军事用途，也就成为其他国家研制危险的反卫星武器的理由。”
瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所美籍专家香农·凯利在接受《环球时报》记者采访时表示，空天战机在美军的规划里并不属于新事物，早在里根政府时期推出的“星球大战”计划里，就包括发展空天飞机的构想。凯利称，美军宣布空天战机首飞的时间点非常耐人寻味，此前美俄刚决定签署削减进攻性战略武器条约，不久后核安全峰会将在美国举行。美军开发空天战机表明人类将进入“太空武器时代”，这比核武器可能更危险。凯利认为，其实无核世界只能是一个梦想，即使真的实现，对人类也未必是好事情，因为有核的情况下世界或许还可处在“危险的均衡”中。
发展前景
研发空天飞机需投入大量资金，需解决诸多技术难题，为何美等发达国家对此还趋之若鹜？原因是不言而喻的。
军事专家普遍认为：空天飞机的出现及大量运用将对未来战争产生深刻的影响，未来战争将面貌一新。
拓展传统作战空间
由于空天飞机具备现有航空飞行器所不可比拟的速度优势，在有高超音速参战的未来战争中，作战地幅将大大缩小。例如，速度为6马赫的高超音速飞行器，能在6小时内环绕地球一周，能够在2小时内打击地球表面任何一个目标。
更重要的是，专家预测21世纪作战空间将延伸至太空，谁占据了太空，谁就占领了未来军事的制高点。空天飞机可以跨大气层飞行，进一步拓展传统作战空间。它不仅可以承担高超音速飞机的所有任务，同时还可以对航天发射和空间作战产生重大影响。例如，它可以作为天基监视和侦察、通信系统平台支援作战，还可以作为反卫星武器平台，直接参与作战，迅速击毁敌方卫星或航天器。可以作为战时的空间指挥平台，空天飞机能像空间站那样在轨道长期停留，它可配备先进的指挥控制系统，一旦战时需要，可以直接承担起空间作战指挥控制任务。
在作战保障方面，空天飞机可以较低的费用进行发射，快速部署小卫星群和回收卫星，并可对在轨航天器进行维修。
空袭和地防不对称发展
现代战争中，隐身飞机、精确制导武器的应用已使空中突防和地面防空呈现不对称发展趋势，对敌防空系统关节点实施点穴式精确打击，短时间内就可使敌苦心经营的防空系统分崩离析，而空天飞机若应用于战争将使得这种不对称性继续加剧。高空天飞机的飞行速度将使得防空系统的拦截概率因反应时间太短而大幅度下降，并可有效地制约预警系统和地面防空武器系统整体功能的发挥。
例如，当巡航导弹以4马赫的速度在2．4万米以上的高空高速飞行时，俄SA－10和SA－12防空导弹的拦截概率为0.3,升至6马赫时，拦截概率只有0.01,空天飞机还对美斥巨资技术打造的弹道导弹防御系统构成了严重挑战。可见，空天飞机的出现将使防空作战面临更加严峻的考验。
大幅提高武器作战效能
空天飞机具有的速度优势不仅能通过热辐射和冲击波造成毁伤，而且其直接命中目标后巨大动能释放的能量可轻而易举地破坏目标的内部结构。比如只有1．5公斤重的高超音速炮弹，其威力足以使一座桥梁顷刻解体。
可以预言，随着相关技术的进一步发展与突破，空天飞机时代不久将会到来。空天飞机在军事上的广泛应用，将谱写未来战争的新篇章。
