曆史沿革
研制
第一代空天飛機失敗
上世紀60年代初，美國空軍将領就對空天飛機的性能做出一些要求，有關機構開始對空天飛機作探索性試驗，當時它被稱為“跨大氣層飛行器”。20世紀60年代發展的X-15、X-23和X-24等方案，為後來的空天飛機研制奠定了重要的基礎。由于當時的技術、經濟條件相差太遠，且應用需求不明确，因而中途夭折。
80年代中期，在美國的“阿爾法”号永久性空間站計劃的刺激下，一些國家對發展載人航天事業的熱情普遍高漲，積極參加“阿爾法”号空間站的建造。當時估計，空間站建成後，為了開發和利用太空資源，向空間站運送人員、物資和器材等任務每年将達到數千次之多。這些任務如果用一次性運載火箭、載人飛船或航天飛機來完成，一年的運輸費就将達到上百億美元。為了尋求一種經濟的天地往返運輸系統，美、英、德、法、日等國紛紛推出了可重複使用的天地往返運輸系統方案。
1986年，美國提出研制代号為X-30的完全重複使用的單級水平起陣的“國家航空航天飛機”，重點是對高超音速噴氣式發動機技術進行研究，後來又将研究重點轉移到了火箭動力航天飛機方面，為研制空天飛機打下基礎。
1994～1996年，由美國空軍大學、空軍科學技術顧問委員會完成的一系列關于未來軍事裝備的研究報告均建議把空天飛機作為今後20～30年最重要的武器裝備之一。1996年7月，美國宇航局和洛馬公司簽訂了一項協議，由洛馬公司研制一種可重複使用的運載器技術驗證飛行器，并進行飛行試驗，以為研制和經營可完全重複使用的實用型運載器進行技術上的準備。該驗證機代号為X-33，而最終要研制的實用型飛行器被稱為“冒險星”。
X-33具備把11.35噸有效載荷送上國際空間站的能力，
美國宇航局希望它能比老一代航天飛機節省90%的發射費用。如果研制成功，X-33将是美國第一代真正意義上的空天飛機。像第一代航天飛機一樣，X-33的發射和降落将分别采取垂直發射和水平降落的形式，但它支持單級火箭運輸，僅依靠自身發動機和内置燃料，無需任何外挂燃料的輔助燃燒動力就能進入軌道，不但能節省大量人力物力，同時還能縮短兩次任務之間的準備時間。為了達到這一目标，設計者們開發了一種新型的氣塞式火箭推動器，以使飛行器以18倍音速的速度飛行，同時，為減輕重量，X-33将采用新式的質量較輕的複合材料制造。但是，一些專家認為這些技術在當時并未成熟，将導緻X-33的失敗。
NASA原計劃于1999年7月4日制造出樣機，1999年7月26日進行馬赫數為7的第一次飛行。但由于技術難度太大，X-33技術驗證機的研制任務未能如期完成。2001年，在經過5年的研究，耗資12.6億美元後，NASA和空軍相繼宣布取消X-33技術驗證機的研制計劃，但“冒險星”計劃并沒有被停止。洛馬公司當時準備成立一家公司，稱為“冒險星有限責任公司”，負責籌集制造和經營“冒險星”實用運載器所需的50億美元資金。
美國空軍雖未直接參與X-33項目，但卻一直對這種技術十分關注，美國宇航局取消X-33項目後，美國空軍太空司令部曾表示空軍想要評估形勢并有可能接管X-33計劃的後勤支持，但迄今未知有進一步消息。
第二代空天飛機
1996年，NASA提出了Future-X計劃。這個計劃被拆成兩個子計劃，其中規模較小的“探險者”，就是X-37計劃。這是因為X-33計劃在1994年一度被凍結，影響到好幾個關鍵技術的研究進度。為了讓幾個緻力于太空運輸方面的研究機構可以繼續把他們的實驗結果送上太空做高超音速的飛行驗證，
從1998年底直到1999年7月，波音與NASA簽署了4年合作協議，建造一系列驗證機中的第一架。依照計劃，X-37将成為第一架同時具備在地球衛星軌道上飛行和具備再入大氣層能力的飛行器，而機上的自動操作系統将在NASA所緻力的“降低進入太空的負載成本”上扮演關鍵性的角色。在原計劃中，X-37可以由航天飛機攜帶進入太空，但是在有報告指出使用航天飛機攜帶X-37進入太空不合乎經濟效益後，就改由“三角洲4”或是相似的火箭負責這個任務了。在太空中，X-37可以經由本身配備的火箭引擎推動，得到25倍音速的飛行速度，直到重入大氣層前，X-37有21天的時間在太空中進行相關的實驗，然後重返地球，降落在傳統的跑道上。
試飛
2010年4月22日，美國空軍花費10年研制的全新“空天戰機”X-37B首次試飛。這種外形和功能都酷似小型航天飛機的戰機将通過火箭送入軌道環繞地球飛行，然後再以滑翔方式返回地面。據悉，該機将從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地升空，并且在加利福尼亞州着陸。
發射
X-37B共進行了三個架次的飛行，第一架X-37B從美國佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地發射升空，同年12月降落加州範登堡，任務編号OTV-1；2011年3月5日，第二架X-37B（OTV-2）升空，發射工位仍然位于卡角，在軌運行時間469天，2012年6月返回，降落地點為加州範登堡；第三架X-37B（OTV-3）在2012年12月升空，現在已經完成了軌道任務。
2010年
2010年4月23日7點52分（美國東部時間4月22日19點52分），美國研制的人類首架太空戰鬥機X-37B從佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地SLC-41發射台成功發射升空，“阿特拉斯5号”火箭執行了此次發射任務。X-37B在戰時，有能力對敵國衛星和其他航天器進行軍事行動，包括控制，捕獲和摧毀敵國航天器，對敵國進行軍事偵察等等。
X-37B發射後進入地球衛星軌道并在太空遨遊，X-37B在設計上能夠執行最長為期270天的太空任務。結束太空之旅後，X-37B将進入自動駕駛模式返回地球，最後在加州範登堡空軍基地或者附近備用基地——愛德華茲空軍基地(VAFB)着陸。
這架X-37B無人駕駛太空飛機在當地時間2010年12月3日淩晨1點16分降落在美國加州範登堡空軍基地。
但是，美國空軍沒有透露飛機的具體用途，也沒有說明這次飛行所攜帶的物品。
這次X-37B安全着陸是太空飛機首次自主重返大氣層，創下了新的紀錄。對美國太空計劃的發展具有重要意義。
2011年
2011年3月5日美國東部時間下午5時46分，美國佛羅裡達州卡納維拉爾角空軍基地成功發射第二架由一枚“宇宙神—5”運載火箭搭載的X—37B軌道試驗飛行器，計劃飛行時間9個月，期滿後延長6個月，于2012年6月16日成功返回地球。
X—37B長8.8米，實際上是一種“迷你航天飛機”，
往返太空和地面，可重複使用。不過，這種“迷你航天飛機”并不搭載宇航員。美國2010年發射第一架X—37B，運行224天于去年12月3日返回地面。按照美國空軍的說法，一旦投入使用，這種飛行器可以執行太空偵察、修複衛星等任務。
X-37B由波音公司研制，首架曾在軌道運行225日。據悉，X-37B所有運作在升空後“自動進行”，無需地面人員遙控。
2012年
2012年12月11日從卡納維拉爾角空軍基地成功發射。執行本次任務的X-37B與2010時發射的為同一架。這架X-37B的發射，使用的運載工具為阿特拉斯5型火箭，累計軌道飛行時間671天，打破了前一架次X-37B所保持的記錄。
2014年
2014年10月14日，X-37B（OTV-3）軌道飛行時間671天，美國空軍“絕密級”X-37B迷你航天飛機可能返回，并降落在美國加州範登堡空軍基地，空軍的官員已經在範登堡空軍基地準備迎接X-37B的降落。
2014年10月17日，美國軍方宣布，2012年12月從佛羅裡達州卡納維拉爾角發射升空的X-37B于當地時間當天上午9時24分（北京時間18日0時24分）在加利福尼亞州範登堡空軍基地着陸。這是該飛行器執行的第三次試飛測試任務，也是迄今耗時最長的一次“秘密任務”
2015年
美國空軍X－37B“軌道試驗飛行器”将于2015年5月執行第四次在軌飛行任務。與此前3次任務高度保密、完全避談細節不同的是，美國空軍此次主動透露，将在飛行中測試一種可提高能效的新型推進器。美國聯合發射聯盟公司28日說，5月20日，一枚“宇宙神－5”型火箭将從佛羅裡達州卡納維拉爾角把X－37B送入太空。美國空軍快速反應能力辦公室主任蘭迪·沃爾登在一份聲明中表示，此前3次飛行任務主要是驗證飛行器，而此次任務的重點将轉為對試驗性載荷的測試。
設備結構
外形特征
X-37B由波音公司旗下“幻影工廠”制造，重大約5噸，長8.8米，高2.9米，翼展為4.6米，尾部有兩扇豎尾翼，外形酷似跑車，大小是航天飛機的1/4。起飛重量超過5噸。
X-37B的長度大約為29英尺，約為8.8米，寬9.5英尺，即2.9米，翼展大約15英尺，即4.6米，長度接近一輛加長型的勞斯萊斯幻影加長版，因此X-37B的體積比一般的軌道衛星要大，但又小于航天飛機，由于其發射方式也使用了火箭，因此X-37B應該被列為迷你航天飛機，而不是空天飛機，畢竟X-37B無法實現水平起飛。
内置貨艙
X-37B的内置貨艙能夠轉載貨物、機械臂，那麼X-37B在軌驗證航天器的導航控制技術、熱防護材料、發動機技術、空間對接以及載人能力等就是“隐性”任務，美軍可以根據X-37B不同階段來制定各種分級任務。
X-37B的體積雖小，但功能齊全，有一個與航天飛機相似的背部載荷艙，尺寸與皮卡車的後貨箱相當，這是X-37B的一個顯著的亮點，載荷能力為大約在2噸左右，内置貨艙可以搭載小型機械臂，抵達軌道後可展開軌道作業，如抓取敵方在軌衛星、破壞航天器、釋放小型載荷等等。為了滿足X-37B的在軌能源需求，其還攜帶了太陽能電池闆，可提供不間斷的電力供應。
動力系統
X-37A原先以高純度的過氧化氫和JP-8煤油作為推進劑。但X-37B則改為了甲基肼（MMH）和N2O4的雙組元自燃推進劑，雖然MMH有劇毒，然而技術上則更為成熟。X-37B的在軌機動能力是美軍測試的重點之一，由于X-37B需要對敵方航天器進行偵察、攻擊，因此需要不斷變軌，具備不同高度的軌道機動能力是非常重要的，有趣的是X-37B也需要不斷變軌進行防禦，因為軌道垃圾實在是太多了，稍不留神就有可能偷雞不成蝕把米，被空間碎片擊中而失效。
武器配置
盡管X-37B屬于低軌道航天器，
其直接的太空作戰能力有限，但軍事專家認為，X-37B可搭載導彈、激光發射器等先進武器實施遠程精确打擊，其作戰潛力不可低估。
X-37B升空後可迅速到達全球任何目标的“上空”，利用自身攜帶的武器對敵國衛星和其他航天器采取控制、捕獵和摧毀等攻擊，甚至向敵國地面目标發起攻擊。由此可見，X-37B完全有可能成為“軌道轟炸機”。
偵察設備
截止2014年，美軍的航天偵察能力主要由國家偵察局負責，但存在作戰響應慢、費用昂貴等不足，因此美國國防部決定發展空天飛機以彌補美軍航天偵察能力的不足。
X-37B能夠搭載多種偵察設備，在高空對海陸空目标及外太空目标進行偵察，并将偵察信息實時傳遞給作戰單位。如果這種無人空天飛機可靠的話，可以促使美軍快速大量部署低軌道偵察衛星。
主要功能
X-37B由“阿特拉斯”火箭送入軌道，并通過自身攜帶的太陽能電池闆制造需要的電能。X-37B可承擔偵察、導航、控制、紅外探測，并且在完成任務後自動返回地面。
飛機減速離開太空，可以使用範登堡空軍基地長4600米、寬61米的跑道着陸。在軌道上，此航天飛機可以從事情報收集、發射小衛星、測試太空設備等工作。X－37B不僅具有飛行速度快，滞空時間長，發射費用低等優點，還擁有強大的偵察和攻擊潛力，被軍事觀察家稱為“空天戰機的雛形”。
根據美國空軍公布的資料，
可重複使用的X-37B的尺寸隻有美國現役航天飛機的四分之一。X-37B可以在軌道上運行270天。在戰時，該機有能力對敵國衛星和其他航天器開展“軍事行動”，包括控制，捕獲和摧毀敵國航天器，對敵國進行全方位軍事偵察等等。因此，X-37B很可能将是人類首架太空戰鬥機。
基本性能
乘員：無
長度：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噸
載重：11000磅（4990公斤）
發動機：1×噴氣發動機AR2-3火箭發動機（肼），6600磅（29.3千牛）
電力：砷化镓太陽能電池、锂離子電池
有效載荷艙：2.1米×1.2米（7英尺×4英尺）
軌道速度：28044千米每小時（17426英裡每小時）
軌道：近地軌道
軌道飛行時間：270（設計）
X-37是一種由助推火箭發射或飛機投放、可進入地球衛星軌道高速飛行的無人駕駛空天飛機。由于它通過遙控導航，沒有駕駛艙，因此體積比太空飛船小很多，非常符合空天飛機輕便靈活的要求。它長約9米、翼展4.57米、可攜帶2噸左右的物品，照設計能在近地軌道上以每小時2.5萬公裡的高速飛行。相比之下，傳統的太空飛船重90多噸，長37米。X-37計劃與X-33有一定關聯。X-33雖然失敗了，但它的重複發射設計在太空運輸方面具有極大的商業價值，
與常規戰鬥機相比，X-37B雖然塊頭小，卻裝有強大的動力裝置。借助火箭發射升空時，它的速度可達到25倍音速。在這一速度下，地面雷達很難發現并跟蹤X-37B的軌迹。X-37B可憑借自帶的太陽能電池和锂電池提供動力，其飛行時間高達270天。
X-37B與其他航天器的對比：從X-37B的軌道高度也可以看出這種空天平台能夠覆蓋大多數衛星的軌道，根據西方一些觀察家的評估，X-37B的軌道高度最多可以達到1000公裡，能夠對當前的多種軌道衛星構成潛在的威脅，畢竟X-37B上天後具備捕捉衛星的能力，能夠在軌遊弋，執行的任務也區域多樣化。
作為一種可重複使用的航天器，X-37B還應該具備極強的再入與自主控制能力，由于X-37B能夠在亞軌道空間與近地軌道之間進行飛行模式的切換，而亞軌道空間的大氣密度又比較高，近地軌道的環境又與亞軌道空間截然不同，因此X-37B的熱防護能力要更強，美軍在這三架次的X-37B中都測試了不同等級的熱防護能力，能對X-37B的空氣動力特點進行了研究，使之成為一種能夠快速進入軌道、成本較低的智能“殺手锏”。
研究團隊
X-37的研究工作本由美國航天局（NASA）主持，其最初設計目的隻是充當航天飛機的換代候選産品。2004年後，五角大樓高級計劃研究局突然從NASA手中接管了X-37的全部研制工作，此後X-37一直處于絕密狀态。除美國外俄羅斯、印度、德國、日本等國也在積極地研制空間作戰飛行器。
應用領域
美國空軍發展X-37B項目的主要目的之一仍然是尋找一種低成本入軌的平台，美軍希望能夠獲得從地面快速進入近地軌道的通道，而且還要具備低成本、可重複使用的特點。
一直籠罩在神秘光環裡的美國空天飛行器X-37B到底将用來幹什麼，外界說法不一。多名熟悉情況的西方專家表示，這種飛行器主要充當能快速響應需求的太空“眼睛”，而非外界猜測的那樣是空天武器。
美國空軍試圖輕描淡寫地宣稱，X-37B是“可靠的、能重複使用的無人太空測試飛行平台”，主要用于測試可重複使用太空飛行器技術，完成科學試驗。聽上去似乎與航天飛機差不多，但不要忘記航天飛機也是有軍事用途的。從1982年到1992年，美國航天飛機完成了一系列軍事任務，曾多次攜帶秘密軍用間諜衛星升空。
除了偵察平台外，
外界還猜測X-37B将成為一種跨時代的高超音速武器。但報道稱，美軍正式否認X-37B将成為武器平台，“X-37B并非是太空武器，它隻是航天飛機的升級版。”報道稱，X-37B采用的先進技術和昂貴造價注定它不可能成為一次性的消耗性武器，同樣由美空軍負責的X-51A“馭波者”和“獵鷹”高超音速飛行器才是測試美軍未來新概念武器的平台。
X-37B的具體飛行任務為軍事機密，歸屬美國空軍太空司令部控制。美國軍方采購了第二架性能更好的X-37B飛機，于2011年試飛。
美國一直堅稱科學研究是研制X-37B的主要目的。美空軍副助理部長佩頓（Gary Payton）在2010年4月22日解釋：“我不知這為何會被說成太空武器化，這隻是航天飛機的升級版。”
一些航天業内人士認為X-37B實際上是一種先進的太空戰鬥機或太空作戰航天器。X-37B很可能将是人類首架太空戰鬥機。另根據媒體推測，美國太空戰機大緻在2015年定型，到2025年方能真正形成戰鬥力。
而美國軍方公開的消息是X-37B尚處于驗證機階段，且其研發進度一再拖延。太空戰機的概念和研究從上個世紀二戰前提出到現在近百年過去了，進展并不順利。
外界質疑，X-37B不單純是可重複使用的太空戰機，而是美國甘願裁減核武後的秘密武器，可在兩小時内攻擊地球任何目标的太空戰機，比核彈還危險，由于它的旅程非常神秘，令人擔心這是太空軍事化的開始。而美國空軍官員稱，他們已經在制造另一個X-37B飛行器，計劃在2011年飛入太空。
美國空軍女發言人布萊爾披露，X-37B由太空司令部第三太空實驗中隊指揮，它能夠支持一系列試驗。她說：“第一次飛行将着重驗證長期飛行、可重複使用的太空運載工具所必需的技術、即自動返回和着陸的能力。”
軍事專家認為，所謂的空天飛機分兩種類型，一種是在2025年或其後部署的空天轟炸機，它能在2小時以内飛行1.6萬公裡、攜帶約5.4噸炸彈或巡航導彈，從美國本土出發轟炸全球任何一個地方的敵對目标。另一種是空天偵察—反偵察機，能在太空偵察敵情、攻擊敵方衛星及其他航天飛行器和維修本國衛星。普遍認為，空天飛機能否實現快速轟炸打擊能力仍有待觀察。其中，美軍空天飛機達到太空作戰的能力至少還需要10到20年時間。
社會評價
俄羅斯紐帶新聞網稱，美國秘密研制的X-37B可能是世界上首架“太空戰鬥機”。它有能力對敵國衛星和其他航天器開展軍事行動。文章稱，目前除美國外，俄羅斯、印度、日本等國也在積極研制空間作戰飛行器。而俄羅斯《觀點報》則對美國是否真能試制成功空天戰機表示懷疑。
俄地緣政治問題研究院副院長康斯坦丁西夫科夫近接受《真理報》采訪時認為，盡管X-37B試飛時執行的任務對外秘而不宣，但基本上可以斷定這是種多功能太空戰機。西夫科夫認為，X-37B這類武器将首先對中國構成威脅，同樣也會對俄羅斯構成威脅。
美國蘭德公司防務分析專家彼特·威爾遜認為，“X-37B被認為是能将少量的有效載荷送入軌道，執行一系列的軍事任務，然後再返回地球的飛行器的雛形。”他說，該計劃2004年由美國空軍“應急反應能力辦公室”接管，這個辦公室負責評估美國應付恐怖分子和一些國家襲擊的快反能力等。此前美國《連線》雜志曾報道稱，美國國防部曾有過“兩小時内攻擊地球上任意一個目标的快速全球打擊”的戰略構想。
中國空軍指揮學院王明志大校對《環球時報》說：“美國一直有建立全球快速打擊部隊戰略意圖，而空天飛機不受大氣層影響，可用于全球快速打擊。”有專家稱，美空軍下達遠程轟炸任務時，目前依靠基地和打擊目标的位置，來決定派遣B-2遠程隐形轟炸機還是B-52轟炸機，而這往往需要12到24個小時才能完成任務。空天飛機既能在外太空巡航，又能進入大氣層直接執行打擊任務，将使美國真正建成一個“兩小時全球打擊圈”。
聯合國裁軍研究所所長、美國國防信息中心太空安全計劃前主任特雷莎-希金斯說：“接下來的問題是，X-37B會成為一個全球打擊平台。國際上許多國家擔憂全球打擊概念。”希金斯表示，美國的競争對手肯定不會降低對這一計劃被用于太空武器的警惕，相應地會以反衛星武器作為回應。希金斯認為，“如果它用于軍事用途，也就成為其他國家研制危險的反衛星武器的理由。”
瑞典斯德哥爾摩國際和平研究所美籍專家香農·凱利在接受《環球時報》記者采訪時表示，空天戰機在美軍的規劃裡并不屬于新事物，早在裡根政府時期推出的“星球大戰”計劃裡，就包括發展空天飛機的構想。凱利稱，美軍宣布空天戰機首飛的時間點非常耐人尋味，此前美俄剛決定簽署削減進攻性戰略武器條約，不久後核安全峰會将在美國舉行。美軍開發空天戰機表明人類将進入“太空武器時代”，這比核武器可能更危險。凱利認為，其實無核世界隻能是一個夢想，即使真的實現，對人類也未必是好事情，因為有核的情況下世界或許還可處在“危險的均衡”中。
發展前景
研發空天飛機需投入大量資金，需解決諸多技術難題，為何美等發達國家對此還趨之若鹜？原因是不言而喻的。
軍事專家普遍認為：空天飛機的出現及大量運用将對未來戰争産生深刻的影響，未來戰争将面貌一新。
拓展傳統作戰空間
由于空天飛機具備現有航空飛行器所不可比拟的速度優勢，在有高超音速參戰的未來戰争中，作戰地幅将大大縮小。例如，速度為6馬赫的高超音速飛行器，能在6小時内環繞地球一周，能夠在2小時内打擊地球表面任何一個目标。
更重要的是，專家預測21世紀作戰空間将延伸至太空，誰占據了太空，誰就占領了未來軍事的制高點。空天飛機可以跨大氣層飛行，進一步拓展傳統作戰空間。它不僅可以承擔高超音速飛機的所有任務，同時還可以對航天發射和空間作戰産生重大影響。例如，它可以作為天基監視和偵察、通信系統平台支援作戰，還可以作為反衛星武器平台，直接參與作戰，迅速擊毀敵方衛星或航天器。可以作為戰時的空間指揮平台，空天飛機能像空間站那樣在軌道長期停留，它可配備先進的指揮控制系統，一旦戰時需要，可以直接承擔起空間作戰指揮控制任務。
在作戰保障方面，空天飛機可以較低的費用進行發射，快速部署小衛星群和回收衛星，并可對在軌航天器進行維修。
空襲和地防不對稱發展
現代戰争中，隐身飛機、精确制導武器的應用已使空中突防和地面防空呈現不對稱發展趨勢，對敵防空系統關節點實施點穴式精确打擊，短時間内就可使敵苦心經營的防空系統分崩離析，而空天飛機若應用于戰争将使得這種不對稱性繼續加劇。高空天飛機的飛行速度将使得防空系統的攔截概率因反應時間太短而大幅度下降，并可有效地制約預警系統和地面防空武器系統整體功能的發揮。
例如，當巡航導彈以4馬赫的速度在2．4萬米以上的高空高速飛行時，俄SA－10和SA－12防空導彈的攔截概率為0.3,升至6馬赫時，攔截概率隻有0.01,空天飛機還對美斥巨資技術打造的彈道導彈防禦系統構成了嚴重挑戰。可見，空天飛機的出現将使防空作戰面臨更加嚴峻的考驗。
大幅提高武器作戰效能
空天飛機具有的速度優勢不僅能通過熱輻射和沖擊波造成毀傷，而且其直接命中目标後巨大動能釋放的能量可輕而易舉地破壞目标的内部結構。比如隻有1．5公斤重的高超音速炮彈，其威力足以使一座橋梁頃刻解體。
可以預言，随着相關技術的進一步發展與突破，空天飛機時代不久将會到來。空天飛機在軍事上的廣泛應用，将譜寫未來戰争的新篇章。
