X-37B (OTV-1) podczas testów na lotnisku firmy Astrotech Space Operations, w Titusville na Florydzie; 30 marca 2010 r.

Należące do Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych dwa wahadłowce typu Boeing X-37B to pierwsze na świecie bezzałogowe pojazdy kosmiczne wielokrotnego użytku. Wynoszone na orbitę za pomocą rakiet nośnych, powracają autonomicznie na Ziemię lądując na lotnisku tak jak klasyczne wahadłowce załogowe. Obydwa pojazdy spędziły już w kosmosie łącznie ponad 2800 dni. Od samego początku misje X-37B skryte są zasłoną tajemnicy wojskowej, co zrodziło szereg spekulacji na temat ich funkcji oraz zadań. Wydaje się jednak, że stanowią niezwykle efektywne narzędzie do testowania różnorodnych technologii wykorzystywanych w amerykańskich programach kosmicznych.

Pomysł zbudowania „samolotu kosmicznego”, który wynoszony byłby na orbitę przez rakietę nośną i powracałby lotem szybowym lądując na lotnisku tak jak samolot, pojawił się w Stanach Zjednoczonych po raz pierwszy w połowie 50. XX wieku. Siły powietrzne (US Air Force, USAF) rozpoczęły wówczas program budowy załogowego wahadłowca X-20 Dyna-Soar (Dynamic Soarer). W czerwcu 1959 r. kontrakt na budowę pojazdu przyznano firmie Boeing. USAF nie ukrywały, że X-20 będzie pojazdem bojowym do którego głównych zadań będzie należało m.in. prowadzenie rozpoznania, ratownictwo kosmiczne, serwisowanie i naprawa satelitów, ale też przechwytywanie i zwalczanie satelitów przeciwnika oraz bombardowanie strategiczne prowadzone za pomocą bomb atomowych. Zakładano, że X-20 wykorzystując własny napęd oraz oddziaływanie górnych warstw atmosfery będzie zdolny do zmiany inklinacji orbity. Miało mu to umożliwić przechwytywanie satelitów przeciwnika. Po wielu dywagacjach, w grudniu 1961 r. jako platformę nośną dla X-20 wybrano rakietę Titan IIIC. Ówczesne możliwości technologiczne nie nadążały jednak za ambitnymi założeniami programu. Ponadto zbyt wysokie koszty oraz brak jednoznacznego celu sprawiły, że ostatecznie w grudniu 1963 r. Pentagon postanowił go skasować. Wiele wniosków oraz koncepcji analizowanych w ramach programu X-20 zostało jednak później wykorzystanych w kolejnych przedsięwzięciach takich jak program budowy wahadłowców kosmicznych, czy program X-37B.
Pomimo niewątpliwego sukcesu amerykańskiego programu budowy wahadłowców kosmicznych (Space Transportation System, STS), ich eksploatacja okazała się o wiele za droga oraz zbyt skomplikowana w stosunku do pierwotnych założeń. Przygotowanie orbiterów STS (wahadłowców) do kolejnego lotu trwało miesiącami i rozmijało się z koncepcją szybkiego i relatywnie taniego wynoszenia ładunków na orbitę. Fakt, że były to pojazdy załogowe znacznie komplikował proces przygotowania do lotu i podnosił koszty eksploatacji. Katastrofa promu kosmicznego Challenger w 1986 r., a później promu Columbia w 2003 r. pokazały też z jak olbrzymimi stratami mogą wiązać się misje załogowe. Dlatego już na początku lat 90. XX wieku NASA rozpoczęła badania nad opracowaniem nowego pojazdu kosmicznego wielokrotnego użytku (Reusable Launch Vehicle, RLV). Celem programu była budowa załogowego pojazdu jednoczłonowego (Single-Stage-To-Orbit, SSTO) nazwanego Venture Star. Zbudowany w technologii kadłuba nośnego pojazd miał startować pionowo dzięki własnym (nieodrzucanym) silnikom, a później powracać na Ziemię lotem szybowym – tak jak wahadłowiec.
W 1996 r. NASA przyznała firmie Lockheed Martin kontrakt na opracowanie demonstratora technologii oznaczonego jako X-33. Miała to być pomniejszona (w skali 1:2), bezzałogowa wersja pojazdu Venture Star. W tym samym czasie przyznano też kontrakt firmie Orbital Sciences na budowę demonstratora technologii oznaczonego jako X-34. Miał to być relatywnie tani, bezzałogowy, autonomiczny pojazd suborbitalny przypominający mały wahadłowiec. Podczas budowy X-33 napotkano problemy technologiczne, gdy okazało się, że kompozytowy zbiornik paliwa (ciekłego wodoru) jest z jednej strony zbyt ciężki, a z drugiej nie przeszedł testów wytrzymałościowych. Zastosowanie zaawansowanych kompozytów było niezbędne.
Jeśli pojazd miał o własnych siłach (bez rakiety nośnej) osiągnąć niską orbitę okołoziemską (Low Earth Orbit, LEO) jego masa własna musiała wynosić jedynie 10% masy pojazdu napełnionego paliwem. Ostatecznie, w lutym 2001 r., NASA przerwała program X-33, pomimo że prototyp był ukończony w osiemdziesięciu pięciu procentach, a centrum startowe całkowicie przygotowane do użytku. W marcu 2001 r. skasowano też program X-34, a dwa zbudowane egzemplarze testowe przesunięto w stan magazynowy.

Boeing X-40A SMV oraz Boeing X-37A

Jeszcze w połowie lat 90. XX wieku NASA zaczęła rozważać odejście od lotów załogowych na rzecz bezzałogowych lotów autonomicznych. Bezzałogowe statki wielokrotnego użytku mogłyby znacznie obniżyć koszty umieszczania ładunków na orbicie okołoziemskiej. W tym samym kierunku szły również analizy USAF, które szukały możliwości relatywnie taniego i szybkiego umieszczania na orbicie satelitów wojskowych za pomocą tzw. kosmicznego pojazdu manewrującego (Space Maneuver Vehicle, SMV).
US Air Force zleciły wówczas Boeingowi zbudowanie demonstratora technologii, który miał mieć 85% wielkości pojazdu docelowego. Pojazd oznaczony jako X-40A miał służyć do testów aerodynamicznych oraz testowania autonomicznego systemu lotu. X-40A zbudowany został w konfiguracji dolnopłata z trzypunktowym chowanym podwoziem i przypominał miniaturowy wahadłowiec. Długość kadłuba X-40A wynosiła 6,4 m, natomiast rozpiętość skrzydeł 3,4 m. 11 sierpnia 1998 r., w bazie sił powietrznych Holloman AFB w Nowym Meksyku, przeprowadzono pierwszy test X-40A. Podwieszony pod śmigłowcem UH-60 Black Hawk pojazd wyniesiono na wysokość 2800 m, w odległości ok. 4 km od pasa startowego. Po odczepieniu, X-40A wykonał autonomiczny lot szybujący zakończony zwiększeniem kąta natarcia i przyziemieniem. Zatrzymanie na dystansie 2100 m odbyło się dzięki spadochronom hamującym.
W 1999 r. US Air Force wypożyczyły X-40A NASA, która zmodyfikowała pojazd na potrzeby własnego programu testów. W okresie od 4 kwietnia do 19 maja 2001 r. X-40A wykonał siedem lotów szybowych w centrum testowym NASA Dryden FRC w Kalifornii (obecnie: Neil A. Armstrong FRC, Centrum Badania Lotu im. Neila A. Armstronga). Badano wówczas autonomiczne systemy nawigacji i sterowania. Do wynoszenia X-40A na pułap startowy wykorzystywano należący do armii Stanów Zjednoczonych śmigłowiec typu CH-47D Chinook. Pojazd zrzucano z wysokości ok. 4570 m. Na ówczesnym etapie programu, NASA planowała zbudowanie dwóch pojazdów: jednego do testowania podejścia i lądowania na lotnisku (Approach and Landing Test Vehicle, ALTV) i drugiego do testów orbitalnych (Orbital Vehicle, OV). Do głównych zadań pojazdu orbitalnego miało należeć przeprowadzanie inspekcji i ewentualnych napraw sztucznych satelitów. Początkowo planowano, że pojazd OV wynoszony będzie na orbitę okołoziemską w luku transportowym orbitera STS (wahadłowca). Rozwiązanie takie jednak było mało ekonomiczne i zdecydowano, że pojazd będzie wynoszony za pomocą rakiety nośnej Delta IV lub innej o podobnych parametrach.