冷战时期，美国和苏联都研制并部署了洲际导弹，从而形成相互确保摧毁能力。另一方面，在确保自己拥有可靠核威慑的同时，苏美两国都绞尽脑汁来防御对方向自己发射的核武器。在这两个领域，苏联的战略火箭军和美国的空军战略司令部曾经展开过激烈的军备竞赛。而其中很重要的一部分便是研制和部署对洲际导弹实施预警的大型相控阵雷达。
这种相控阵雷达被用于跟踪和探测对方来袭的洲际导弹，从而在发动核战争时提供早期预警，并为作出准确的决策和拦截行动提供数据支持。苏联人很快发现，美国的预警雷达是存在着缺陷的，这些雷达主要被用于跟踪从俄罗斯东部和西伯利亚发射的洲际导弹。从这些地方发射的洲际导弹飞行经过北极，美国对它们具有早期预警能力。但是对于从其他方向发射的洲际导弹，美国没有预警能力。
这种缺陷为苏联对美国实施核打击提供了机会。实施首波打击之后，美国用于早期预警、洲际导弹指挥与控制及通信的设施将暴露无遗。然后，苏联就会对这些关键设施展开致命的核打击，从而严重削弱美国的核报复能力。苏联人利用这种漏洞的措施远远不止调整洲际导弹发射的部署，而且还包括研制部分轨道轰炸系统（FOBS）。
苏联人的想法是，将大量的核弹头部署在低轨道上，然后从导弹预警盲区飞临美国本土附近的上空，并施放核弹头。不过从总体上，部分轨道轰炸系统主要从美国南方发起攻击。首批攻击中，苏联将利用核弹头制造电磁脉冲效应，瘫痪美国的洲际导弹指挥与控制能力。
由于采用卫星轨道，部分轨道轰炸系统不同于洲际导弹采用的抛物线弹道，因此可以避免反弹道导弹系统的侦察和打击。部分轨道轰炸系统具有以下优点：可以从同一个发射场向多个方向攻击同一个目标；在平时可以发射到空间轨道上与其他卫星一起运行，对方很难识别；在空间轨道运行期间处于待命状态，可以随时机动变轨，攻击目标非常灵活；隐蔽性较强，只有重返大气层时才有可能被发现；敌方能够进行预警的时间被大大缩短。
部分轨道轰炸系统从1962年开始启动，1964年被终止。但是为了进行战略欺骗，苏联在红场阅兵上展示了这种系统。美国和北约将轨道轰炸系统命名为SS-10洲际导弹，不过他们还是理解错了苏联人想表达的意思。虽然苏联停止了部分轨道轰炸系统的研制，但使用的一些思想被沿用到R-36型导弹之上。R-36导弹就是大家所熟悉的SS-18“撒旦”导弹，携带核弹头的最大当量可以达到2500万吨，简直是个怪物。
实际上，研制部署在轨道中运行的作战武器，苏联人并不是第一家。早在1936年，德国高层就授权研制代号为“银鸟”的美洲轰炸机。这种轰炸机的极限飞行高度为280千米，虽然未能完全离开大气层，但在太空发展了历史上具有先驱者的地位。由于技术的限制，“银鸟”很难达到最初进行轨道轰炸机的初衷。
目前仍在研制轨道轰炸机的国家为美国和中国。美国的X-37B轨道轰炸机是一种既能在地球卫星轨道上飞行、又能够进入大气层的航空器，最高速度可以达到25马赫，普通军用雷达技术无法捕捉。美国进行这种尝试其实可以追溯到20世纪60年代，当时被称作跨大气层飞行器，有X-15、X-23和X-24等方案，但后来由于经济和技术原因均最终夭折。
我国的轨道飞行器最早消息是在2011年，当时《中国研究学报》月刊曾经透露过我国发展此类系统的细节，将其称为“神龙”系统，指出它仍然处于空投试验阶段，同X-37B飞行器还有不小的差距。2013年，我国在北方某地进行了“遨天1号”的飞行试验，各方分析认为这种飞行器具备改装为轨道轰炸机的潜力。