Après cette série de vols d'étude du domaine de vol, la possibilité d'une défaillance d'un ou de plusieurs modes d'amortissement du SAS (en roulis et en lacet, en particulier) au cours d'une mission X-15, ne pouvait plus être ignorée. Deux parades principales furent envisagées qu'il fallut expérimenter. La première, suggérée dès 1954 par le laboratoire Langley, consistait à abandonner la portion inférieure de la dérive ventrale du X-15. Cela améliorerait nettement la stabilité en roulis du véhicule rentrant dans l'atmosphère sous forte incidence (plus de 20°).

La perte corollaire de stabilité en lacet (direction) pourrait être compensée par l'utilisation des aérofreins ventraux. Par ailleurs, on pouvait accroître la fiabilité du SAS en le doublant, en tout ou partie, ce qui nécessiterait un chantier de modifications. L'arrivée à Edwards du X-15 n° 1 remotorisé avec le XLR-99, permit d'évaluer la stabilité du X-15 sans la portion mobile de la dérive ventrale. Le Cne Robert A. Rushworth fut désigné pour cette tâche. Il assisterait ici White et Walker auxquels incomberait la qualification du SAS modifié.

Le 10 août 1961, le Cdr Petersen inaugura la deuxième phase de la carrière du premier du X-15 (n° 56-6670) remotorisé avec le XLR-99. Il atteignit Mach 4,11 à 23830 m d'altitude. Cette mission (1-22-37)devait éprouver, dans des conditions aérothermodynamiques raisonnables, l'efficacité des segments en Inconel X insérés dans les joints d'expansion de bord d'attaque pour éliminer les points générateurs d'un échauffement excessif du revêtement de l'extrados.

Quelques mois plus tard, le 4 octobre 1961, le Cne Bob Rushworth réalisa, dans la perspective des futures rentrées atmosphériques sous forte incidence, la première évaluation (mission 1-23-39) du comportement en vol du X-15 sans la partie détachable de sa dérive ventrale. Au cours des huit minutes du vol, il coupa momentanément le SAS sur les axes de tangage et roulis alternativement. Il ne signala aucune difficulté particulière et déclara que le X-15 répondait mieux que ce qu'avait prédit le simulateur. Toutefois, au cours de ce premier essai, il avait reçu pour consigne de ne pas déconnecter l'amortisseur en lacet, le plus sensible.

Entre décembre 1961 et avril 1962, le programme X-15 fut sérieusement perturbé, et même stoppé entre mi-janvier et mi-mars 1962, par les mauvaises conditions météorologiques régnant à Edwards. Ce répit forcé fut mis à profit pour modifier les deux premiers X-15 et pour les équiper notamment d'un SAS auxiliaire qui pourrait être mis en oeuvre soit par le pilote, soit automatiquement.

Le 19 avril 1962, pour la cinquantième mission (1-26-46) du programme, Joe Walker essaya le SAS auxiliaire avec le X-15 n° 1 à deux reprises. Le 1^er juin suivant (mission 2-23-43), Bob White retrouva le X-15 n°2, équipé du SAS auxiliaire qu'il évalua lors d'un vol jusqu'à 40 km d'altitude terminé par une rentrée atmosphérique à 21° d'incidence.

Après ces vols, la NASA était mieux armée pour aborder les vols d'altitude et le programme d'essais du X-15, notamment aux grands angles d'attaque et sans portion inférieure de dérive ventrale, marqua un temps d'arrêt jusqu'au deuxième semestre 1962.