Чтобы обойти недостатки "Союза", конструкции "Звезды" полностью пересмотрели. В первом квартале 1967 года инженеры Филиала № 3 выпустили новые исходные данные на разработку технической документации. Новый корабль должен был весить 6,7 т, иметь длину 8,0 м; герметичный объем составлял 12 м3. Длительность автономного орбитального полета предусматривалась в один месяц.
Для запуска "Звезды" ракета "11А511" не подходила по грузоподъемности. Пытаясь вписаться в массу 6,3 т, которая была пределом для этого варианта носителя, конструкторы предложили сократить экипаж до одного человека. Но такому решению воспротивились военные заказчики: один пилот не смог бы справиться со всем объемом задач. Второй космонавт без скафандра, но с креслом и запасами системы жизнеобеспечения весил еще 400 кг, поэтому в бюро Дмитрия Козлова разработали новую модификацию ракеты, названную "11А511М" ("Союз-М"). Только после этого проект корабля получил поддержку у руководства космической отрасли.
Двадцать первого июля 1967 года было принято еще одно Постановление ЦК КПСС и Совета Министров по "7К-ВИ", в котором первый полет "Звезды" был назначен на 1968 год, с тем чтобы через год принять судно на вооружение.
В новом варианте корабля спускаемый аппарат и орбитальный отсек поменялись местами. Теперь сверху размещалась капсула с космонавтами. Под их креслами был люк, ведущий вниз — в цилиндрический орбитальный отсек, который стал по размерам больше, чем на "Союзах". Экипаж состоял из двух человек. Ложементы располагались в спускаемом аппарате таким образом, чтобы космонавты сидели рядом, но лицом друг к другу — такая компоновка позволяла разместить пульты управления на всех стенках аппарата.
Сверху на спускаемом аппарате была установлена небольшая скорострельная пушка Нудельмана-Рихтера "НР-23" — модификация хвостового орудия реактивного бомбардировщика "Ту-22". Она была приспособлена для стрельбы в вакууме и предназначалась для защиты "Звезды" от вражеских кораблей и спутников-перехватчиков. Наводилась пушка только в ходе управления всем кораблем. Для прицеливания в спускаемом аппарата имелся специальный визир. Орудие делало до 950 выстрелов в минуту" Снаряд массой 200 г летел со скоростью 690 м/с.
Сперва у специалистов Филиала № 3 было множество сомнений по поводу пушки. Сможет ли космонавт вручную наводить ее на цель? Не приведет ли отдача при стрельбе к кувырканию "Звезды"? Для ответа на многочисленные технические вопросы построили специальный динамический стенд. Его основой стала платформа-имитатор на воздушной подушке на нее ставился макет спускаемого аппарата с оптическим визиром, средствами управления и креслами космонавтов. Испытания на стенде развеяли все сомнении; ручное управление работало идеально, космонавт-стрелок с небольшими затратами топлива мог наводить орудие по визиру на любые цели, пушка не сильно влияла на ориентацию корабля.
Другим принципиальным новшеством "Звезды" был люк для перехода в орбитальный отсек, расположенный в днище спускаемого аппарата. Его наличие тоже вызывало вопросы, ведь на классических "Союзах" днище закрывалось термостойким экраном для защиты от критического нагрева в атмосфере, а люк нарушал защиту. Однако модельные испытания в Филиале № 3 показали, что он спокойно выдержит участок посадки и не прогорит по шву.
В самом орбитальном отсеке "Звезды" должно было располагаться оборудование для военных исследований. На боковом иллюминаторе стоял главный прибор корабля — оптический визир "ОСК-4" с фотоаппаратом. Космонавт, сидевший за визиром в специальном седле наподобие велосипедного, мог наблюдать за земной поверхностью, фотографируя интересные места. На иллюминатор можно было установить и аппаратуру "Свинец", созданную для наблюдения за пусками баллистических ракет. Кроме того, снаружи орбитального отсека на длинной штанге размещался пеленгатор для обнаружения приближающихся спутников и для ведения радиотехнической разведки.