自2007年设立以来，ORS计划已发射了几颗战术验证卫星，并对军方的小型航天任务采办与研制模式做了重大调整。尽管X-37B是按能在轨停留长达270天来配置的，但飞行的持续时间要看其全部目标的完成情况。佩顿说，像现役航天飞机一样，X-37B将有特定的一些离轨机会，眼下尚未确定任何具体的在轨停留时间。完成任务后，试验机将让其火箭发动机点火工作，离轨并滑翔返回，在范登堡*基地的一条跑道上着陆。这条长约4.6公里的着陆跑道zui初是为现役航天飞机返航着陆而修建的。X-37B首飞将是这条混凝土跑道用作从太空中滑翔返回的飞行器的着陆地点。位于加州莫哈韦沙漠的爱德华兹*基地将作为备用着陆场。

　　尽管对美国*X-37B项目的意图有种种猜测，但试飞的一个重要目的只是要证明这种小型航天飞机确实能工作。佩顿说，此飞的首要目标是对试验机的设计进行技术验证，起到用“X”来命名的一架试验机应起的作用。这次飞行任务一项较大的技术飞越将是将尝试完成自主大气再入和跑道着陆，而这将是美国航天计划*的这种尝X-37在轨飞行设想图（制作于项目尚由NASA管理时）宇宙神5箭体上的X-37B任务徽标宇宙神5火箭携带X-37B升空19.前苏联暴风雪号航天飞机曾在1988年进行的*一次无人试飞中做到了这一点。

　　X-37B配备了自毁装置，以防验证机在太平洋上空快速下降过程中偏离飞行路线。X-37B的zui终进近将由差分GPS着陆系统引导，用于把导航数据馈送给试验机的飞行计算机，为试验机飞向范登堡基地并对准跑道提供引导信息。同现役航天飞机一样，X-37B将借助于防热瓦的保护来承受高速穿越上大气层时的高温。返航过程中，由高温陶瓷材料制成的防热瓦将为试验机提供热防护。顿巴彻说，X-37的再入环境要比现役航天飞机恶劣。它将按速度近134米/秒的大坡度下滑要求来接近着陆场并对准跑道。在飞行的zui后几秒，试验机将拉起其头部，展开前三点式起落架，并以远高于90米/秒的速度重重地落到跑道上。现担任马歇尔中心工程分部主任的顿巴彻说，其接地速度要高于现役航天飞机轨道器。

　　NASA在把该项目转交给国防研究项目局时尚未开始建造适于空间飞行的X-37试验机。该局工程技术人员当时正集中精力建造用于投放试验的一架全尺寸飞行器。在国防研究项目局的管理下，X-37于2006年利用升高复合材料公司的“白衣骑士”载机开展了第二轮滑翔与着陆试验。