Con una cámara fotográfica de alta resolución Hycon, estaba diseñado para volar sobre un lugar predefinido y luego lanzarla por una escotilla al océano donde sería recogida.Clarence Johnson, a cargo de los Skunk Works de Lockheed que había construido el A-12, pensó que este avión era demasiado grande y complicado para hacer un avión no tripulado eficiente, pero se podía utilizar el diseño y la tecnología para crear un avión de menor tamaño que podría realizar la misma misión.Estos sistemas estaban construidos en un módulo que se conectaba a la bahía y era conocido como "escotilla".En el diseño original, la escotilla sería eyectada al final de la misión y el avión se autodestruiría con una carga.La escotilla sería atrapada en el aire por un C-130 Hércules, una técnica que estaba siendo mejorada por la Fuerza Aérea al recuperar cápsulas con películas desde satélites de reconocimiento.El principal problema que se enfrentaban los ingenieros era el lanzamiento del D-21 desde el avión nodriza.La resistencia incrementada por esta retirada fue superada usando el estatorreactor del D-21 como un tercer motor.El despegue se realizó con éxito aunque el avión no tripulado sobrevoló al M-21 durante algunos segundos.Johnson se entrevistó con los oficiales de la USAF para ver cómo podía ajustar a las necesidades en servicio.Entre otras cosas, Johnson sugirió lanzar el D-21 desde un bombardero B-52 y utilizar un cohete de combustible sólido para acelerar al vehículo no tripulado.Sin embargo, el cuarto vuelo, un mes más tarde, el 30 de julio, acabó en desastre.Sin embargo, pensaba que el lanzamiento desde el B-52 aún era práctico y el programa del D-21 permaneció vivo.El cohete tenía una única aleta en el extremo para asegurar que el vuelo sería recto.El D-21B voló en una misión de prueba a una altitud específica y la escotilla fue recuperada aunque no llevaba ninguna carga útil.En esta ocasión, el D-21B realizó el vuelo de ida a Lop Nor y su vuelta hacia el punto de recuperación, pero cuando se lanzó la escotila como estaba planeado, ésta no desplegó su paracaídas y se destruyó en el impacto.La escotilla desplegó su paracaídas, pero su recuperación en el aire fracasó y un destructor intentó atraparla en el mar en su caída.
