В связи с большой сложностью программы «Спираль» в эскизном проекте предусматривалась поэтапная отработка всей системы.

На первом этапе предусматривалось создание пилотируемого аналога орбитального самолета с ракетным двигателем, стартующего с самолета-носителя «Ту-95». Самолет-аналог не должен был иметь массо-габаритного и приборного сходства с ОС. Цель испытаний — оценка основных аэродинамических и силовых параметров ОС в условиях, близких к космическому полету (максимальная высота полета — 120 километров, максимальная скорость полета — от 6 до 8 Махов) и входу в атмосферу. Планировалось изготовить и испытать три самолета-аналога. Согласно плану первый полет на дозвуковой скорости должен был состояться в 1967 году, полет на сверхзвуке и гиперзвуке — в 1968 году. Стоимость работ — 18 миллионов рублей. Этот этап по сути являлся аналогом американского проекта «Х-15», но в отличие от последнего не был реализован в металле.

На втором этапе предусматривалось создание одноместного экспериментального пилотируемого орбитального самолета («ЭПОС»), предназначенного для натурной отработки конструкции и летного подтверждения характеристик основных систем ОС. Запуск «ЭПОС» собирались осуществить с помощью ракеты-носителя «Союз», при этом экспериментальный ОС должен был выйти на орбиту высотой 150–160 километров и наклонением 51°, совершить два или три витка, а затем выполнить спуск и посадку, как полноразмерный космоплан.

Планировалось изготовить и запустить четыре самолета в беспилотном (1969 год) и пилотируемом (1970 год) вариантах.

Стоимость работ — 65 миллионов рублей.

Параллельно с работами над орбитальным самолетом предполагалось создать и испытать полноразмерный гиперзвуковой самолет-разгонщик «50–50» с турбореактивными двигателями «РД-39-300», работающими на керосине (летные испытания четырех самолетов — в 1970 году, стоимость работ — 140 миллионов рублей). После накопления данных по аэродинамике и эксплуатации самолета на гиперзвуковой скорости планировался переход ГСР на водородное топливо, для чего необходимо было изготовить и испытать еще четыре самолета. Летные испытания ГСР на водороде должны были состояться в 1972 году, стоимость работ — 230 миллионов рублей.

На испытания полностью укомплектованной системы, состоящей из ГСР и ОС с ракетным ускорителем (все двигатели работают на керосине), отводился 1972 год.

После всесторонней отработки и проверки бортовых систем в 1973 году планировалось проведение летных испытаний полностью укомплектованной воздушно-космической системы с двигателями, работающими на водороде, и пилотируемым орбитальным самолетом.

В 1966 году к теме «Спираль» подключился Центральный аэрогидродинамический институт (ЦАГИ), где в то время директором был Владимир Мясищев и велись исследования аэродинамики летательных аппаратов на гиперзвуковых ско ростях.

ЦАГИ поддержал вышеописанную программу в своем официальном заключении, составленном в апреле того же года.

Бесчисленные испытания, начиная с лабораторных исследований, продувок моделей и аналогов в аэродинамических трубах ЦАГИ и кончая их стендовыми отработками применительно к разным режимам и этапам полета, позволили с высокой степенью достоверности определить аэродинамические характеристики планера орбитального самолета. Они же стали основой для разработчиков различных систем «ЭПОСа», создаваемого в ОКБ Микояна.

По первоначальному плану летных испытаний пилотируемых аналогов космоплана конструкторы собирались построить три самолета «ЭПОС»: дозвуковой аналог «105.11» для имитации атмосферного участка захода на посадку при возвращении с орбиты, сверхзвукового аналог «105.12» и гиперзвуковой аналог «105.13».

Для работ по этой теме из состава филиала в Дубне собрали группу в 150 человек, а ОКБ-155-1 выделили в самостоятельную организацию, ныне известную как конструкторское бюро «Радуга».

К сожалению, до летных испытаний удалось довести только первую из названных машин. Хотя самолет «105.12» был изготовлен полностью, он так и не принимал участия в испытаниях, а у «105.13» успели изготовить только фюзеляж.

Дело в том, что, несмотря на строгое технико-экономическое обоснование проекта, руководство страны быстро утратило интерес к теме «Спираль», бросив основные силы на лунную гонку с американцами. Сроки выполнения этапов программы оказались сорваны и над «Спиралью» нависла угроза закрытия.

Последнюю точку в ее истории мог бы поставить министр обороны Андрей Гречко, который, ознакомившись в начале 70-х годов с данными проекта, выразился ясно и однозначно: «Фантазиями мы заниматься не будем».

Однако новый импульс программе придало известие о том, что в США начаты работы над созданием космического корабля самолетной схемы «Спейс Шаттл» («Space Shuttle»). Благодаря усилиям министра авиапромышленности Алексея Минаева (выходца из ОКБ Микояна) было принято решение о проведении серии испытаний дозвукового аналога «105.11». Достроенный в 1974 году аналог «105.11» был выполнен по схеме «бесхвостка» с несущим корпусом, низкорасположенным треугольным крылом, однокилевым оперением, одним двигателем в хвостовой части фюзеляжа и четырехопорным шасси. Габариты экспериментального самолета были следующие: длина самолета — 8,5 метра, размах крыла — 6,4 (7,4) метра, высота — 3,5 метра, полный вес — 4220 килограммов.