M-17原型机三面图
但此时美国的高空侦察气球计划因七十年代末大力发展的间谍卫星而逐渐终止，使M-17失去了自己的作战目标，结果米亚西舍夫最终只制造出两架M-17原型机。其中第一架M-17（CCCP-17401）在1982年5月26日首飞，很快打破了国际航空联合会的12项世界飞行纪录，其中5项保持至今。试飞员阿尔希片科在1990年3月驾驶该机创造了C-1i级别（陆基飞机：起飞重量在16000-20000千克之间）21830米的飞行高度纪录。
M-17 CCCP-17401
M-17的尺寸相当大，翼展40.23米，机长22.25米，都大于U-2。由于第一架M-17没有安装武器只安装了传感器，并参加了1992年对南极洲臭氧层的研究，所以北约认为该机是一种纯粹的侦察机，赋予该机“神秘-A”的代号。第二架M-17（CCCP-17103）则装备了与“海鸥”相同的GSh-23机炮。两架M-17原型机最后没有正式服役，目前都保存在俄罗斯的莫尼诺中央空军博物馆。
M-17第二架原型机
苏联空军对“平流层”表现出的高空侦察能力非常欣赏，于是委托米亚西舍夫设计局把M-17进一步发展成实用化的高空侦察机，M-17的后继机——M-55“地球物理学”就此诞生。第一架M-55在1988年8月16日首飞，该机共生产了四架，北约代号“神秘-B”。M-55共打破国际航空联合会的15项世界飞行纪录，都保持至今。
M-55“地球物理学”
M-55经过了彻底重新设计，中央机身加长，内置两台索洛维约夫D-30-10V非加力涡扇发动机，翼展缩短，机身结构加强以适应更大的起降重量和更大的载油量，并配备全新的飞控系统和复杂的传感器套件。虽然M-55沿用了M-17的气动布局，看起来有些相似，但两者已经是完全不同的飞机。
M-55四面图
M-55的传感器套件由红外、光学和侧视扫描成像传感器组成，虽然号称专为科学研究任务研制，但其军事侦察能力是显而易见的。例如在2016年，瑞典拒绝了欧盟科学家提出的租用M-55在瑞典上空进行高空实验的计划，就是担心该机顺便在自己领空搞侦察。
由于具有突出的科研和军事价值，M-55还将继续服役很长一段时间。就这样原本为了拦截美国高空侦察气球而生的“海鸥”一步步演变成了M-55，使俄罗斯最终拥有了一款能与U-2媲美的高空侦察机。
M55机身任务舱
U-2在60年代
除了鲍尔斯驾驶的U-2B，洛克希德公司还提出了另一种U-2B概念，该机将装备红外传感器徘徊在苏联边界之外，监视对方的弹道导弹发射。两架U-2A被改装成U-2D来测试该概念，在Q舱内增加了第二个座舱，并把红外传感器安装后座舱右上方的整流罩内。由于美国空军最后选择发展太空导弹发射预警系统，所以U-2B没有被采纳，两架U-2D被留作测试，前后经过多次改装。
外形奇怪的U-2D
幸存U-2大多被升级成U-2C，换装了J75-P-13B发动机，推力增加到7710千克，性能得到全面改善。U-2C具有明显增大的发动机进气口以提供更多进气，该机都升级自U-2B和U-2A，除发动机之外，有的U-2C还具有从Q舱后方一直延伸到垂尾的脊背，该机还可以在两侧机翼前缘各安装一个容量378升的“拖鞋”副油箱，并在尾喷管下方增加了“糖碗”红外屏蔽装置。规模相对较小的U-2机队从未实现标准化，在配置上几乎各不相同。
U-2C的机身改进
U-2C尾喷管的“糖碗”红外屏蔽装置
许多U-2C在背脊前部安装了空中加油插座，被重新命名为U-2F。但U-2的空中加油非常棘手，加油机尾部紊流可能导致飞机解体，即使没有空中加油，U-2任务的续航时间也把飞行员逼到了极限，如进一步增加航程，除了必须增加氧气供应外，飞行员生理承受能力也是个大问题。美国空军获得了类似的U-2E，最后空中加油被证明毫无意义，U-2E/F大多被改回到U-2C构型。
