Parece que você precisa de um servidor proxy reverso. Essa seria uma máquina que fica na frente de seus dois servidores HTTP e, com base no caminho da URL, direciona as solicitações para o local apropriado.
Isso não precisa ser uma caixa fisicamente separada - você pode potencialmente executar esse serviço em um servidor ou bserver, se você tiver recursos suficientes.
Você também pode realizar isso com redirecionamentos HTTP simples (que você parecia evitar em sua pergunta) no aserver, mas isso é muito menos eficiente, pois significa que o cliente solicitante realmente faz duas solicitações.
O Squid é um proxy HTTP popular que pode ser configurado como um proxy reverso. Eu nunca tentei isso, no entanto. Eu acredito que o Apache (provavelmente com módulos adicionais) também pode fazer isso sozinho, mas, novamente, eu nunca tentei.