Согласно подписанному 29 июня 1966 г. Г.Е. Лозино-Лозинским и утвержденному Генеральным конструктором А.И. Микояном аванпроекту (кроме Лозино-Лозинского, представленного на титульном листе как «Г. Лозинский», аванпроект также подписал заместитель Генерального конструктора А. Чумаченко), ВОС с расчетной массой 115 тонн представлял собой состыкованные воедино 52-тонный гиперзвуковой самолет-разгонщик (получивший индекс «50—50») и расположенный на нем пилотируемый ОС (индекс «50») с двухступенчатым ракетным ускорителем — блоком выведения.

Индекс «50» в обозначениях аппаратов был не случаен — близилась пятидесятая годовщина Великой октябрьской социалистической революции, а такие даты было принято встречать новыми трудовыми успехами. «Спираль» должна была стать одним из них.

В основном варианте на ГСР предполагалось установить четыре воздушно-реактивных двигателя (ВРД), работающих на жидком водороде. ГСР использовался для разгона ВОС до гиперзвуковой скорости, соответствующей М=6 (около 1800 м/сек), затем на высоте 28-30 км происходило разделение ступеней, после чего ГСР возвращался на аэродром, а ОС с помощью ЖРД блока выведения выходил на рабочую орбиту.

Для ускорения летной отработки самолета-носителя была предусмотрена установка четырех ВРД (Р-39-300), работающих на керосине и имеющих примерно аналогичный расход воздуха. ВОС позволял вывести на полярную орбиту полезный груз массой до 10,3 т при использовании на ГСР силовой установки на жидком водороде и груз 5,0 т с силовой установкой ГСР на керосине.

Таким образом, коллектив ОКБ-155 А.И. Микояна летом 1966 г. принялся за разработку воздушно-орбитального самолета, который благодаря особенностям заложенных конструктивных решений и выбранной схеме самолетного старта позволял реализовать принципиально новые свойства для средств выведения военных нагрузок в космос:
—  вывод на орбиту полезного груза, составляющего по весу 9% и более от взлетного веса системы;
—  уменьшение стоимости вывода на орбиту одного килограмма полезного груза в 3-3,5 раза по сравнению с ракетными комплексами на тех же компонентах топлива;
—  вывод космических аппаратов в широком диапазоне направлений и возможность быстрого перенацеливания старта со сменой необходимого параллакса за счет самолетной дальности;
—  самостоятельное перебазирование самолета-разгонщика;
—  сведение к минимуму потребного количества аэродромов;
—  быстрый вывод боевого орбитального самолета в любую точку земного шара;
—  эффективное маневрирование орбитального самолета не только в космосе, но и на этапе спуска и посадки;
—  самолетная посадка в сложных метеоусловиях или ночью на заданный или выбранный экипажем аэродром с любого из трех витков.

ЗОНЫ ВОЗМОЖНЫХ ПОСАДОК