上世紀(jì)50年代，美國萌生了第一代太空飛機的設(shè)想，美國空軍提出了一個非常激進的項目，希望借助不斷發(fā)展的航天科技開發(fā)一種軍事任務(wù)的太空飛機，它可以用來執(zhí)行轟炸、偵查、太空救援、衛(wèi)星維修等眾多任務(wù)，這款飛機就是波音X-20。

該項目從1957年10月開始實施，X-20的設(shè)計借鑒了二戰(zhàn)德國對洲際轟炸機的設(shè)想，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上引入了新掌握的氣動布局設(shè)計，外形和后來的航天飛機有幾分相似。

X-20采用了類似升力體的外形，重約4.7噸，機翼呈三角形，翼尖上翹，機體用合金建造，不同位置分別采用了石墨、鉬等材料，并且駕駛室窗外擁有一層額外的不透明隔熱罩，這些材料能幫助飛機在返回大氣層時抵擋高溫，隔熱罩會在飛機速度降下來可以滑行控制的時候拋棄，從而提供必要的視野。

飛機有兩種基本設(shè)想，一種是單人駕駛，在他背后的空間將用來攜帶偵察設(shè)備、武器等，可用來執(zhí)行偵查、轟炸等任務(wù)，而航天飛機版本則把這里改成乘員艙，機上總共可以攜帶4名宇航員。

它們都需要依靠火箭推送到亞軌道或者更高軌道，脫離后飛機就像彈道導(dǎo)彈一樣高速飛行，理論上可以抵達地球任意地面上空，最大飛行高度160000米，飛機可以依靠火箭作為變軌動力，返回則需要再入大氣層，依靠遠距離滑翔返回地面。因為橡膠輪無法承受高溫，因此飛機將采用特殊合金制成的滑撬起落架。

不得不說X-20的理念在當(dāng)時足夠先進，在那個還沒有空間站的年代就考慮諸多太空任務(wù)，甚至還有俘獲、破壞敵方衛(wèi)星的反衛(wèi)星設(shè)想。按照項目計劃，整個項目將消耗6.6億美元，原型機在1963年進行滑翔測試，到70年代發(fā)展出具有實戰(zhàn)價值的機型。

項目一開始進展挺順利，建造了一個模型并在籌劃生產(chǎn)線，1960年時著手培養(yǎng)7名專門的宇航員，后來減為6名，泰坦III將被用作X-20的運載火箭，計劃在佛羅里達某基地發(fā)射升空。

X-20項目在1963年年底被放棄，原因有很多，比如資金不到位、運載火箭技術(shù)不達標(biāo)等等，最重要的還是定位問題，一個空軍主導(dǎo)的項目什么都想干，時任國防部長就特別指出空軍的想法不切實際，過分追求再入大氣層的飛行器，與此同時美國把注意力集中在更靠譜的載人航天上。不過X-20項目沒有白費，它的一些技術(shù)嘗試被后來運用于真正的航天飛機上。