Разработка одноступенчатого орбитального самолёта (ООС) началась в ОКБ Туполева в середине 1980-х годов. 700 тонный самолёт закрепляется на сверхтяжёлом двухфюзеляжном самолёте-носителе с невероятной массой в 950 тонн.
По достижении высоты в 6 километров космолёт отделяется и совершает самостоятельный полёт. Самолёт носитель после отделения орбитального аппарата возвращается обратно на аэродром. Орбитальный аппарат после выполнения задач также совершает посадку по самолётному типу, касаясь взлётно-посадочной полосы со скоростью около 70 м/с. В качестве двигательной установки планировалось использовать три разгонных ЖРД общей тягой около 600 тонн.
В носовой части аппарата располагалась двухместная кабина для пилотов. Сразу за ней размещались баки для топлива и окислителя — жидких водорода и кислорода. Далее находился грузовой отсек, в котором были установлены дополнительные топливные ёмкости. В кормовой части корабля закреплялись шесть жидкостных двигателей — 3 маршевых и 3 двигателя маневрирования. Также по всему периметру аппарата было размешено 38 корректирующих микродвигателей.
Фюзеляж космолёта был отделан системой сложной и многослойной теплозащиты, ведь в атмосфере отельные его элементы при посадке нагревались до 1700° C.
Но для создания этой воздушно-космической системы требовалось слишком много времени и средств и проект был свёрнут в пользу «Бурана».