20世纪60年代初,就有人对空天飞机作过一些探索性试验,当时它被称为“跨大气层飞行器”。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;
20世纪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。据估计,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,那么一年的运输费用将达到上百亿美元。为了寻求一种经济的天地往返运或系统,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”,其特点是采用组合式超音速燃烧冲压喷气发动机。英国提出了一种名叫“霍托尔”(或译“霍托克”,意为“水平起落航空航天飞机”)的单级水平起降空天飞机,其特点是采用一种全新的空气液化循环发动机。
20世纪90年代,他们又提出了一个技术风险小,开发费用低的新方案。德国则提出两级水平起降空天飞机“桑格尔”,第一级实际上相当于一架超音速运输机,第二级是以火箭发动机为动力的有翼飞行器。两级都能分别水平着陆。法国和日本也提出过自己的空天飞机设想。80年代末,这股空天飞机热达到高潮。也激起了中国航空航天专家的很大兴趣。
美国空军的X-37B空天飞机原型机“轨道试验飞行器1号”将于2010年4月上演处女航。
美国东部时间22日19时52分(北京时间23日7时52分),人类首架空天飞机X-37B搭乘“阿特拉斯-5”型运载火箭发射升空。按计划,X-37B最多可在太空持续飞行270天。