El X-37B realizó su primer vuelo con una caída libre el 7 de abril de 2006 en la Base de la Fuerza Aérea Edwards. La nave fue lanzada el 21 de abril de 2010 para su misión inicial y regresó a tierra el 3 de diciembre del mismo año.
El avión ha continuado prolongando su estancia en órbita alrededor de la Tierra, a razón de 200 días por vez, de manera que ahora está en su quinta misión (la OTV-5) y ha vuelto a sobrepasar su propio récord al cruzar la marca de 717 días en vuelo orbital y sumando, porque tras despegar un 7 de septiembre de 2017, el Boeing X-37B no tiene proyectado aterrizar de momento.
Es cierto que hay varios objetos que llevan mucho más tiempo orbitando la tierra, como satélites geoestacionarios de comunicación, pero estos no están literalmente en vuelo ni pueden aterrizar.
El avión X-37B se parece mucho en su forma a los transbordadores espaciales de la NASA, solo que es mucho más pequeño. Mide 8,8 metros de largo, 2,9 metros de alto, tiene una envergadura de alas de 4,6 metros y una bodega de carga del tamaño de una camioneta.
Al igual que un transbordador, es lanzado verticalmente a bordo de un cohete el SpaceX Falcon 9, pero este aterriza como un avión sobre una pista aérea.
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