Создание ракетоплана "Звезда" предполагалось разбить на три последовательных этапа, поскольку предварительно необходимо было изучить специфику полета с гиперзвуковой скоростью в нижних и верхних слоях атмосферы, изучить условия входа в нижние слои атмосферы, посадки на землю, а также создать конструкцию, способную работать в условиях сильного кинетического нагрева. Исследования по ракетоплану во многом перекликались с работами по программе создания аппарата "ДП" и шли как их развитие и логическое продолжение.
На первом этапе предполагалось использовать беспилотные летательные аппараты, по конфигурации соответствующие будущему ракетоплану (модель с твердотопливным двигателем, запускаемая с Ту-16). На них должны были освоить зоны гиперзвукового полета, отработать элементы конструкции, способные работать в условиях высоких температур (скорости до 9000 км/ч, потолки до 40000 м). Одновременно должны были производиться запуски моделей ракетоплана с помощью ракетоносителей Р-5 и Р-14 (14000 км/ч, 45000 м и 23000-28000 км/ч, 90000 м соответственно).
На втором этапе предполагалось перейти к работам над пилотируемыми гиперзвуковыми ЛА. Задача второго этапа была - освоение человеком специфики гиперзвукового полета и отработка посадки на ЛА, по конфигурации близких к будущему ракетоплану. Отработку пилотируемого полета на малой скорости планировалось проводить с помощью самолета "136/1", уменьшенной масштабной копии ракетоплана. Самолет "136/1" должен был стартовать с самолета-носителя Ту-95К. Испытания этого ЛА должны были происходить на скоростях до 1000 км/ч, высотах до 10000 м и при посадочных скоростях около 300 км/ч, что соответствовало посадочным режимам ракетоплана. Освоение человеком особенностей гиперзвукового полета должно было происходить с помощью самолета "139" (аналога американского экспериментального самолета Х-15), старт должен был осуществляться с Ту-95К. Самолет "139" позволил бы обеспечить пилотируемый полет на максимальной скорости 8000 км/ч и потолки до 200000 м при посадочных скоростях 300 км/ч. Окончательная отработка пилотируемого полета на гиперзвуковых, трансзвуковых и дозвуковых скоростях с последующей посадкой должна была происходить с помощью самолета "136/2", модернизированного самолета "136/1", оснащенного дополнительной разгонной ракетной ступенью. Самолет "136/2" должен был совершать полеты на максимальных скоростях полета до 12000 км/ч и высотах порядка 100000 м.
На третьем, заключительном этапе программы "Звезда", речь шла о постройке ракетоплана "136", рассчитанного на достижение максимальной скорости 28500 км/ч, что соответствовало первой космической, диапазона рабочих высот полета 50000-100000 м и дальности полета не менее 40000 км (один оборот вокруг земли с последующей посадкой).
В ходе работ по самолету "136" в КБ было рассмотрено несколько вариантов аэродинамической компоновки ракетоплана. В работе находились схемы, повторявшие самолет "130", варианты, близкие к американским проектам по программе "Дайна Сор". Более детальной проработке подвергся вариант, выполненный по схеме "утка". Для него была проработана компоновочная схема размещения оборудования и агрегатов, силовой установки, посадочного устройства и средств спасения экипажа.
В ходе работ по теме "Звезда" в КБ серьезно занимались вопросом ракетоносителя. Существовавшие на тот период ракетные системы не удовлетворяли КБ по своей грузоподъемности, ведь речь шла о выводе на орбиту груза с массой в 10000 - 20000 кг. Работы по универсальному тяжелому ракетоносителю в СССР тогда только начинались и могли привести к реальным результатам не ранее второй половины 60-х годов. Модернизация серийных ракетоносителей Р-7, Р-14 и Р-16 не могла обеспечить необходимую грузоподъемность. В сложившейся ситуации в рамках темы "Звезда" в КБ А.Н.Туполева приступили к проработке возможности создания мощного ракетоносителя собственными силами. Были рассмотрены варианты двухступенчатых и трехступенчатых ракетоносителей, способных выводить на околоземные орбиты грузы с массой, соответствующей самолету "136"
Работы по теме "Звезда" в КБ продолжались до 1963 года, не выходя за рамки научно-исследовательских проработок и эскизных проектов, и вскоре были свернуты.
Основные проектные данные одного из прорабатывавшихся вариантов самолета "136"
- площадь крыла - 38,0 м2;
- полная масса - 7500-9000 кг;
- максимальная
скорость полета - 28500 км/ч;
- высота полета
(радиус орбиты) - 95000 м
- посадочная скорость - 300 км/ч.
