Большинство его боевых ракет находили и чисто научное применение. Уже на носителе Р-1А устанавливались приборы для измерений параметров разряженной атмосферы — это были первые геофизические эксперименты. В дальнейшем исследования в этой области осуществлялись в соответствии с постановлением правительства от 30 декабря 1949 года комиссией под председательством президента Академии наук СССР С. И. Вавилова и академика М. В. Келдыша. Запуски проводились на специально предназначенных для этой цели модификациях ракеты Р-1 — Р-1Б, Р-1В, Р-1Д и Р-1Е.
Помимо прочего, исследовалось поведение животных в условиях невесомости. Спасание их обеспечивалось катапультированием в скафандре, смонтированном на специальной тележке, имеющей парашютную систему и систему жизнеобеспечения.
Новая геофизическая ракета Р-2А обеспечивала выведение головной части массой 1400 кг с научной аппаратурой для зондирования атмосферы на высотах до 200 км (рис. 2.5.1). С ее помощью проверены условия функционирования аппаратуры для искусственных спутников Земли, исследована твердая составляющая космического пространства при межпланетных полетах космических аппаратов, более детально изучены верхние слои атмосферы, а также продолжены биологические исследования. С 1957 по 1960 год было запущено 13 ракет Р-2А, из них 11 стартов прошли успешно.
На базе носителя Р-5 были построены геофизические ракеты Р-5А, Р-5Б и Р-5В, выполнявшие целый ряд научных программ, в основном для обеспечения перспективных разработок ОКБ-1. В частности, были проведены исследования по системе ориентации космических аппаратов, по аэродинамике и теплообмену. В феврале 1958 года одноступенчатая ракета Р-5А со стартовой массой 29 т впервые в мире доставила полезный груз массой 1520 кг на высоту 473 км, при этом возвращенный на Землю объект имел массу 1350 кг, а парашютная система спасения головной части обеспечивала сохранение жизни животных при приземлении.
Запуск другой геофизической ракеты — Р-11А был приурочен к Международному геофизическому году, в соответствии с постановлением правительства от 11 июля 1956 года.
Проведенные на этих аппаратах медико-биологические исследования доказали принципиальную возможность полета в космос и возвращения на Землю живых существ без заметного изменения состояния здоровья, что позволило Королеву приступить к изучению проблем, связанных с пребыванием в космосе животных и человека.
Его первая межконтинентальная ракета Р-7 проектировалась как ракета двойного назначения. Она обеспечивала не только доставку до цели ядерного заряда. Ее модификации «Спутник», «Восток», «Молния», «Восход» и «Союз» дали возможность выведения на околоземную орбиту искусственных спутников Земли, автоматических аппаратов, межпланетных станций и космических кораблей с человеком на борту. Их модификации и по сей день остаются основным и самым надежным средством доставки пилотируемых кораблей на околоземную орбиту.
В 1956 году ОКБ-1 выделяется из НИИ-88 в самостоятельную организацию, возглавляемую С. П. Королевым. На должность начальника головного проектного отдела № 9 по космическим кораблям и аппаратам он приглашает из НИИ-4 своего давнего соратника по ГИРДу Михаила Клавдиевича Тихонравова. Этому переходу предшествовали длительные и плодотворные исследования выдающегося ученого по пакетной схеме составных ракет, запуску искусственного спутника на орбиту и возвращению его на Землю. Не случайно Сергей Павлович в своих обращениях к правительству отмечал работы ближайшего соратника.
В 9-м отделе Тихонравова были спроектированы первые искусственные спутники Земли, автоматические межпланетные станции для изучения Марса и Венеры, лунные автоматические станции (рис. 2.5.2). Там же разрабатывались пилотируемые космические корабли «Восток», «Восход», «Союз», на которых летали все наши легендарные космонавты, начиная с Ю. А. Гагарина (рис. 2.5.3).
Творческий союз двух великих конструкторов — жесткого и волевого, не знающего преград бойца Королева и мягкого, интеллигентного, но не менее целеустремленного мыслителя Тихонравова — во многом предопределил успехи начального этапа нашей космонавтики. Теперь они объединились, чтобы воплотить в жизнь свои самые смелые замыслы.
При создании космических объектов Королев стремится передать большинство своих разработок своим соратникам на другие предприятия, что способствовало закреплению за ними статуса головных структур в той или иной производственно-технической деятельности. Так, куйбышевскому филиалу ОКБ-1 под руководством Д. И. Козлова было поручено проектирование спутника-разведчика «Зенит», и с 1974 года этот филиал становится головным КБ по созданию ИСЗ для картографирования, фото и оптико-электронной разведки, изучения ресурсов Земли.
В 1965 году были запущены спутники «Молния» (руководитель проекта П. В. Цыбин), впервые обеспечившие дальнюю радиосвязь и телевидение для дальневосточных районов. Серийное изготовление и дальнейшие исследования по спутникам связи были переданы в ОКБ-10 в Красноярск, а вскоре это предприятие стало основным разработчиком систем связи и навигации в стране. Возглавил его бывший заместитель Королева М. Ф. Решетнев, ставший академиком, Героем Социалистического Труда.
Тернистый путь был пройден ОКБ-1 при создании автоматических станций для полетов на Луну, Марс и Венеру. После их длительной и незаметной, но изнурительной доводки, появились первые успехи. Впервые в мире были выполнены полет на Луну, фотографирование ее обратной стороны, мягкая посадка и передача панорамного изображения ее поверхности на Землю, полет на поверхность Венеры. По решению С. П. Королева работы по этим автоматическим аппаратам вместе с технической документацией были переданы в ОКБ им. С. А. Лавочкина, где они получили дальнейшие развитие: осуществлены мягкая посадка и доставка лунохода, исследование Луны с орбиты, доставка грунта с ее поверхности на Землю, исследование Марса и Венеры с орбиты спутников, посадка автоматических аппаратов на поверхности этих планет, проведены исследования Солнца. Руководил этими работами в ОКБ им. С. А. Лавочкина Г. Н. Бабакин, также бывший сотрудник НИИ-88, в дальнейшем член-корреспондент АН СССР, Герой Социалистического Труда.
В 1962 году в отделе Тихонравова изучался вопрос об использовании самоходного транспортного средства для передвижения по поверхности планет. Техническое задание на разработку марсохода выдается Ленинградскому институту транспортного машиностроения (ВНИИ-100). В мае 1963 года институт для ознакомления с ходом работ посетили Королев и Тихонравов. В 1965 году эта тема также была передана в ОКБ им. С. А. Лавочкина. Неизвестный марсоход превратился в знаменитый луноход и в ноябре 1970 года автоматическая станция «Луна-17» доставила его на поверхность Луны, где он проработал 300 суток, прошел 10 000 м лунных дорог и передал на Землю около 20 000 снимков лунной поверхности.
Забегая вперед, скажу, что Сергей Павлович в процессе реализации программы лунной экспедиции решил поручить ОКБ им. С. А. Лавочкина проектирование его «изюминки» — лунного посадочного корабля, и только после многочисленных просьб наших разработчиков согласился оставить эту интересную и престижную работу за своим коллективом.
Все эти примеры свидетельствуют о том, что при организации и распределении работ Королев всегда руководствовался принципами рациональности и целесообразности. Отдавая в другие руки заведомо привлекательные и выигрышные темы, он сохранял свободными мощности своего предприятия для решения главной задачи — создания межпланетного комплекса для полета человека на Марс. Вместе с тем, он всемерно помогал коллегам, считая их проекты будущими составными частями своего марсианского комплекса. Сергей Павлович не мог допустить, чтобы переданное в другие руки начинание не дало результата, поскольку это означало бы, что определенная проблема марсианской экспедиции не будет решена.