自2007年設立以來，ORS計劃已發射了幾顆戰術驗證衛星，并對軍方的小型航天任務采辦與研制模式做了重大調整。盡管X-37B是按能在軌停留長達270天來配置的，但首次飛行的持續時間要看其全部目標的完成情況。下面我們就一起說說國外使用的航天飛機試驗機。佩頓說，像現役航天飛機一樣，X-37B將有特定的一些離軌機會，眼下尚未確定任何具體的在軌停留時間。完成任務后，飛機試驗機將讓其火箭發動機點火工作，離軌并滑翔返回，在范登堡空軍基地的一條跑道上精確著陸。這條長約4.6公里的著陸跑道最初是為現役航天飛機返航著陸而修建的。X-37B首飛將是這條混凝土跑道首次用作從太空中滑翔返回的飛行器的著陸地點。位于加州莫哈韋沙漠的愛德華茲空軍基地將作為備用著陸場。
盡管對美國空軍X-37B項目的意圖有種種猜測，但首次試飛的一個重要目的只是要證明這種小型航天飛機確實能工作。佩頓說，此飛的首要目標是對試驗機的設計進行技術驗證，起到用“X”來命名的一架試驗機應起的作用。這次飛行任務一項較大的技術飛越將是將嘗試完成自主大氣再入和跑道著陸，而這將是美國航天計劃史上的首次這種嘗X-37在軌飛行設想圖（制作于項目尚由NASA管理時）宇宙神5箭體上的X-37B任務徽標宇宙神5火箭攜帶X-37B升空19.前蘇聯暴風雪號航天飛機曾在1988年進行的一次無人試飛中做到了這一點。
X-37B配備了自毀裝置，以防驗證機在太平洋上空快速下降過程中偏離飛行路線。X-37B的最終進近將由差分GPS精確著陸系統引導，用于把導航數據饋送給試驗機的飛行計算機，為試驗機飛向范登堡基地并對準跑道提供引導信息。同現役航天飛機一樣，X-37B將借助于防熱瓦的保護來承受高速穿越上大氣層時的高溫。返航過程中，由高溫陶瓷材料制成的防熱瓦將為試驗機提供熱防護。頓巴徹說，X-37的再入環境要比現役航天飛機惡劣。它將按速度近134米/秒的大坡度下滑要求來接近著陸場并對準跑道。在飛行的最后幾秒，試驗機將拉起其頭部，展開前三點式起落架，并以遠高于90米/秒的速度重重地落到跑道上。現擔任馬歇爾中心工程分部主任的頓巴徹說，其接地速度要高于現役航天飛機軌道器。
NASA在把該項目轉交給國防高級研究項目局時尚未開始建造適于空間飛行的X-37試驗機。該局工程技術人員當時正集中精力建造用于投放試驗的一架全尺寸飛行器。在國防高級研究項目局的管理下，X-37于2006年利用升高復合材料公司的“白衣騎士”載機開展了第二輪滑翔與著陸試驗。
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