Предварительные изыскания по созданию такой ракеты начались в 1950 г. при выполнении работ по теме Н3 "Исследование перспектив создания РДД различных типов с дальностью полёта 5000-10000 км с массой боевой части 1...10 т". Тема выполнялась по Постановлению от 4 декабря 1950 г. К работе привлекались ОКБ-456 (В.П.Глушко), НИИ-885 (М.С.Рязанский, Н.А.Пилюгин), НИИ-3, НИИ-4 (А.И.Соколов), ЦИАМ, ЦАГИ (А.А.Дородницын, В.В.Струминский), НИИ-6 (Воротов), НИИ-125 (Б.П.Жуков), НИИ-137 (Костров) и НИИ-504 (Карпов), НИИ-10 (В.И.Кузнецов) и НИИ-49, математический институт им. Стеклова А.Н. и др.
При выполнении темы был исследован широкий круг проблемных, в то время, вопросов и намечены пути их решения, доказана принципиальная возможность создания составных баллистических ракет, работающих на компонентах топлива "жидкий кислород - керосин", с полезным грузом 3-5 т. Было установлено, что основные трудности встретятся при создании двигателей тягой 200-300 тс c удельным импульсом в пустоте 325 с, автономных и радиотехнических средств управления полётом, конструкции и теплоизоляции головной части, входящей в атмосферу при скорости 6000-7000 м/с и т.д.
Был проведён детальный выбор схемы ракеты, её оптимальных параметров, числа ступеней, начальной массы, тяги двигателей и других характеристик.
Продолжением темы Н3 явилась тема Т-I "Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полёта 7000-8000 км". Работы проводились согласно Постановлению от 13 февраля 1953 г. Целью темы Т-I была разработка эскизного проекта двухступенчатой баллистической ракеты дальнего действия массой до 170 т с отделяющейся головной частью массой 3000 кг на дальность 8000 км.
В октябре 1953 г. по указанию заместителя Председателя Совета Министров СССР В.А.Малышева масса головной части увеличивалась до 5500 кг при сохранении дальности полёта, в связи с чем требовалась серьёзная переработка проекта (так как с головной частью такой массы спроектированная ракета могла обеспечить дальность 5500 км).
В январе 1954 г. состоялось совещание Главных конструкторов (С.П.Королев, В.П.Бармин, В.П.Глушко, Б.М.Коноплев, В.И.Кузнецов, Н.А.Пилюгин) с участием М.И.Борисенко, К.Д.Бушуева, С.С.Крюкова и В.П.Мишина, на котором обсуждался вопрос о дальнейших работах по ракете в связи с увеличением массы головной части. На совещании было принято решение об использовании унифицированного двигателя сравнительно небольших размеров для всех блоков, ограничении габаритов блоков, допускающих их транспортирование железнодорожным транспортом. Из-за условий эксплуатации пришлось отказаться от привычного стартового стола и создать системы наземного оборудования с нетрадиционным способом подвески ракеты на специальных отбрасываемых фермах, что позволило не нагружать нижнюю часть ракеты при стоянке и уменьшить её массу.
Для обеспечения заданной точности стрельбы разброс импульса последействия тяги двигателей должен быть в строго фиксированном диапазоне, однако, на стадии эскизного проектирования ОКБ-456 не сумело решить этот вопрос. Тогда было решено в качестве управляющих органов впервые использовать рулевые камеры, которые обеспечивали бы конечную ступень тяги после выключения основного маршевого двигателя и требуемый импульс последействия. Вследствие отказа В.П.Глушко разрабатывать рулевые двигатели, эта работа была поручена С.П.Королевым начальнику отдела М.В.Мельникову. Рулевые двигатели с углами качания, совмещенными с магистралями подвода компонентов топлива, отбираемых за турбонасосным агрегатом основного двигателя имели тягу 2,5 тс. На каждом боковом блоке устанавливались по два рулевых двигателя, а на центральном блоке - четыре.
Создание рулевого двигателя потребовало решения многих научно-технических проблем и новых конструкций, нашедших применение и дальнейшее развитие в последующих разработках. К их числу относятся камера сгорания, работающая на топливе "жидкий кислород и керосин Т-1". охлаждаемая керосином и имеющая высокие для того времени энергетические и массовые характеристики; герметичные поворотные узлы совмещенные с магистралями подвода компонентов топлива обеспечивающие качание камеры сгорания на угол 45 градусов и имеющие малые моменты трения; пироклапан, работающий в жидком кислороде, позволивший существенно уменьшить импульс тяги последствия; пирозажигательное устройство для жидкого топлива при запуске камеры сгорания. Впервые созданы методики определения моментов трения, дисбаланса, инерции и асимметрии тяги в процессе огневого испытания двигателя и комплексная отработка (испытания) полностью собранного двигателя, сократившая количество материальной части для отработки.
В результате обсуждения всех этих вопросов и были приняты основные характеристики ракеты Р-7.
Масса заправленной ракеты 279 т, масса незаправленной ракеты 26,5 т, масса полезного груза (ГЧ) 5,37 т, стартовая тяга двигателей 403,4 тс, дальность стрельбы 8000 км, максимальная высота траектории 1130 км, максимальная длина 34080 мм.
В феврале 1954 г. были согласованы основные этапы отработки ракеты и 20 мая 1954 г. было принято Постановление по разработке двухступенчатой баллистической ракеты Р-7 (8К71). Постановлением были определены: головной разработчик ОКБ-1 НИИ-88 и соисполнители ОКБ-456 (двигатели), НИИ-885 (системы управления), ГСКБспецмаш (наземное оборудование), НИИ-10 (гироприборы), КБ-11 (специальный заряд) и НИИ-4 МО (полигонные испытания).
Постановлением от 28 июня 1954 г. "О плане НИР по специальным изделиям" были уточнены содержание, порядок и сроки работ по межконтинентальной баллистической ракете Р-7.
В приказе Министра оборонной промышленности от 6 июля 1954 г. особо подчеркивалось, что создание ракеты Р-7 является задачей государственной важности и все работы должны завершиться в указанные сроки.
Эскизный проект по ракетному комплексу Р-7 был готов в середине июля 1954 г. Такие стремительные темпы были во многом обеспечены за счёт использования задела по теме Т-1.
Конструкция ракеты Р-7 принципиально отличалась от всех ранее разработанных ракет своей компоновочной и силовой схемами, габаритами и массой, мощностью двигательных установок, количеством и назначением систем и т.п. Она состояла из четырёх одинаковых боковых ракетных блоков, которые крепились к центральному блоку. По внутренней компоновке как боковые, так и центральный блок были аналогичны одноступенчатым ракетам с "передним" расположением бака окислителя. Топливные баки всех блоков были "несущими". Двигатели всех пяти блоков начинали работать с Земли. При разделении ступеней боковые двигатели выключались, а центральная часть продолжала полёт, являясь 2 ступенью. На каждом блоке устанавливался унифицированный четырёхкамерный ЖРД с тягой 80-90 тс каждый. Аппаратура автономного управления была очень громоздкой и размещалась, в основном, в межбаковом отсеке центрального блока в больших (высотой около 1 м) стойках - кассетах. Система управления включала автомат стабилизации, обеспечивающий нормальную и боковую стабилизацию, регулирования кажущейся скорости и радиосистему управления дальностью и направлением.
При пакетной схеме, принятой для ракеты Р-7, нельзя было обойтись без регулирования двигательных установок. На первых порах решили ограничиться только самыми необходимыми системами, поэтому на центральном блоке установили систему регулирования одновременного опорожнения баков, ибо отсутствие такой системы приводило к большой потере дальности. Головная часть ракеты, которая должна входить в плотные слои атмосферы со скоростью 7900 м/с (что в 2,5 раза больше скорости головной части ракеты Р-5), представляла собой конус с углом полураствора 110 , длиной 7,2 м и массой 5500 кг.
В выводах по проекту ракеты Р-7 было отмечено, что на стадии технического проекта потребуются серьезные экспериментальные работы по головной части, исследования и отработка систем регулирования ДУ, отработка камер сгорания двигателя с высокими энергетическими характеристиками, отработка аппаратуры системы управления, отработка органов управления (рулевые камеры) и систем разделения.
Для рассмотрения эскизного проекта была создана экспертная комиссия во главе с Президентом Академии наук СССР М.В.Келдышем, в которую входили видные ученые и представители заказчика А.А.Дородницын, А.И.Макаревский, Б.Н.Петров, С.А.Лавочкин, А.М.Люлька, Х.А.Рахматулин, Б.С.Стечкин, А.П.Ваничев, А.Г.Мрыкин, Г.А.Тюлин, Н.Н.Смирницкий и др.
Экспертная комиссия сделала вывод, что представленные материалы обосновывают правильность выбора принципиальной схемы и основных параметров ракеты, её двигательных установок и системы управления, и что эскизные проекты ракеты Р-7 и её двигательных установок, системы управления полётом в комплексе с наземным оборудованием могут быть положены в основу дальнейших работ.
20 ноября 1954 г. представленный эскизный проект ракеты Р-7 (8К71) был одобрен Советом Министров СССР.
В ноябре 1954 г. в ОКБ-1 состоялось совещание с участием К.Н.Руднева, В.П.Бармина, Н.А.Пилюгина, М.С.Рязанского и представителей заказчика. На совещании было рассмотрено предложение ОКБ-1 по сборке пакета ракеты не вертикально на стартовом сооружении, как это предусматривалось в проектных проработках, а горизонтально в монтажном корпусе и в собранном виде подвешивать ракету в стартовой системе за силовые узлы на боковых блоках в районе их крепления к центральному блоку. Предложение было встречено неоднозначно: нужно было ломать уже налаженный механизм организации работ, однако доводы в пользу предложения были настолько весомыми, что все сомнения отпали сами собой.
20 марта 1956 г. было принято Постановление о мероприятиях по обеспечению испытаний ракеты Р-7 и других мерах, создающих благоприятные условия для её разработки. Резко возрос темп работ по отработке ракеты Р-7, а с ним и нагрузка на исполнителей, для которых были введены аккордная оплата труда и дополнительное премирование.
Работа по ракете Р-7 до её полного завершения делилась на три этапа: первый состоял в доработке проекта по замечаниям экспертной комиссии, изготовлении двух партий ракет для стендовых и одной партии для лётных испытаний; второй этап включал испытания серии ракет по полной программе, внесение по их результатам необходимых изменений и последующую доработку ракет; третий этап - изготовление партии ракет с уточненными характеристиками для проведения лётных испытаний.
На первом этапе большие трудности вызвала отработка рулевого двигателя. Пришлось создать специальную испытательную станцию, оснащенную необходимой измерительной аппаратурой, на опытном заводе организовать специальное производство, разработать и освоить технологию изготовления рулевых двигателей и обеспечить их поставку для автономных испытаний и совместной отработке с двигателем ОКБ-456, а также подготовить их комплект для первого и второго этапов испытаний.
Была отработана схема запуска двигателей, полностью исключавшая аварийную ситуацию в момент отрыва ракеты от стартовой системы
Разработка конструкторской документации на ракету Р-7 началась ещё в 1953 г. после совещания у Главного конструктора, на котором присутствовал Министр оборонной промышленности Д.Ф.Устинов. Он подчеркнул важность и срочность задания и обещал всяческую помощь коллективу.
Кроме рабочей документации на штатную ракету была создана документация на полноразмерные макеты для экспериментальной отработки всех систем ракеты.
В 1956 г. было изготовлено по два комплекта блоков А (центрального) и Б (одного из боковых) для стендовых испытаний и три макетных образца для наземной обработки. Одновременно был изготовлен первый лётный образец, заводские контрольные испытания которого проводились в филиале N2 НИИ-88 (впоследствии НИИ-229), из-за не готовности заводской контрольно-испытательной станции. Несмотря на все трудности, первый лётный образец ракеты Р-7 в конце 1956 г. был отправлен на полигон.
Во второй половине 1956 г. было принято решение о подключении к серийному изготовлению ракеты Р-7 Куйбышевского авиационного завода "Прогресс" (А.Я.Линьков). Первые ракеты на заводе "Прогресс" собирались из деталей и узлов, изготовленных на заводе N88. В дальнейшем при заводе "Прогресс" был организован филиал ОКБ-1 во главе с заместителем Главного конструктора Д.И.Козловым.
Новизна конструкции ракеты, новые принципы построения пусковой установки потребовали проведения значительного объёма экспериментальной отработки систем ракеты и ракеты в целом. Требовалось провести и обучение служб вновь создаваемого полигона. В этих целях создается комплексная программа испытаний:
1. Испытывается в реальных условиях разработанная система радиоуправления полётом ракеты Р-7. Испытания проводились на ракете Р-5Р. Взамен головной части на ракете Р-5Р устанавливался контейнер с бортовой аппаратурой этой системы. С 31 мая по 15 июня 1956 г. было проведено три успешных пуска ракеты Р-5Р.
2. Испытывается в реальных условиях полёта система регулирования ракеты Р-7: система одновременного опорожнения баков центрального блока, система регулирования кажущейся скорости; система нормальной и боковой стабилизации, телеметрической системы "Трал" и системы контроля "Факел". Отработка проводилась на ракете М5РД на ГЦП в два этапа по пять пусков на каждом (первый этап с 16 февраля по 23 марта 1956 г., второй - с 20 июля по 18 августа 1956 г.). Результаты испытаний были положительные.
3. Отрабатывается безударный выход ракеты из стартовой системы, на Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ), в котором имелись бетонированные колодцы диаметром 19 м, предназначенные в свое время для изготовления орудийных башен, и два 300-тонных крана, что позволяло производить подъём заправленной ракеты.
Эти испытания позволили осуществить контрольную сборку и проверить функционирование всех систем и агрегатов новой пусковой установки, получившей название "Тюльпан", в заводских условиях с последующей разборкой и отправкой этой установки для монтажа на стартовый комплекс ракеты Р-7 и проверить безударный выход ракеты из пусковой установки при имитации старта.
Испытания проводились с макетно-технологическим образцом ракеты Р7-СН, который позволял осуществлять заправку баков водой с антикоррозийной присадкой. Для этого ракета устанавливалась в отлаженную пусковую установку, заправлялась до стартовой массы и поднималась (имитация старта) двумя кранами на специальной траверсе, закреплённой за силовые головки боковых блоков. При этом измерялись скорость движения и углы отходящих от ракеты элементов пусковой установки (нижних направляющих), опорных ферм, кабель-мачты и т.д. Обработка проведенных измерений путём пересчёта опытных данных, несмотря на недостаточную полноту имитации старта (различие в скоростях выхода ракеты из пускового устройства и другие параметры), позволила сделать вывод о безударном выходе ракеты из пускового устройства при реальном пуске.
На Ленинградском металлическом заводе (ЛМЗ) также были отработаны технология сборки ракеты из транспортабельных блоков в "пакет", методика и технология установки ракеты на пусковую установку, передачи её массы на опорные фермы, вертикализация и разворот ракеты на заданный угол.
Испытания проводились с июня по сентябрь 1956 г., после чего пусковая установка и ракета Р7-СН были разобраны для отправки их на полигон для монтажа и отладки технического и стартового комплексов. В начале декабря 1956 г. ракета Р7-СН прибыла на полигон.
4. Проводятся огневые испытания ракетных блоков и ракеты в целом (с июля 1956 г. по март 1957 г.) на стендовой базе филиала N2 НИИ-88, построенной специально для отработки ракеты Р-7.
Испытания включали холодные испытания одиночных блоков с целью отработки режимов заправки и подпитки баков жидким кислородом и азотом, получения данных по температурным режимам в баках, топливных магистралях и отсеках блоков, а также огневые испытания одиночных блоков с целью проверки режимов запуска и работы маршевых и рулевых двигателей в составе двигательной установки, проверки работоспособности систем питания двигателей, получения данных по температурным и вибрационным нагрузкам на элементы конструкции блоков, проверку реальных динамических характеристик аппаратуры автомата стабилизации и систем регулирования кажущейся скорости и опорожнения баков.
Было проведено пять огневых испытаний трёх боковых блоков (15 августа, 1 и 24 сентября, 11 октября и 3 декабря 1956 г.), три испытания центрального блока (27 декабря 1956 г. блок 2ЦС, 10 и 26 января 1957 г. блок 1ЦС) и огневые испытания двух собранных в "пакет" ракет (20 февраля "пакет" 2С, 30 марта 1957 г. "пакет" 4СЛ - лётный вариант).
Огневые испытания всех трёх боковых блоков прошли удовлетворительно. Двигательные установки запускались в соответствии с заданной циклограммой. При подготовке к огневым испытаниям первого центрального блока после заправки кислородом произошла авария: из-за гидроударов была разрушена тоннельная труба подачи кислорода в двигатель и весь кислород вытек. её причиной стал перегрев жидкого кислорода в тоннельной трубе из-за её большой длины. Для устранения этого недостатка был введён постоянный проток кислорода из нижней точки трубопровода на выброс, который впоследствии был заменен системой циркуляции. После ремонтно-восстановительных работ испытания были продолжены и дали положительные результаты. Первое испытание ракеты продолжалось всего 20 с за счёт уменьшения заправки компонентами топлива. При последующих испытаниях время работы двигательных установок всех блоков соответствовало времени их работы при полёте, а бортовой системой управления полётом производилось отклонение рулевых камер на максимальные углы.
Параллельно с огневыми испытаниями на специальном стенде была отработана отстыковка наземных коммуникаций и технология обслуживания хвостовых отсеков ракеты на старте, по результатам которых была откорректирована эксплуатационная документация.
5. Отрабатывается кабина обслуживания пусковой установки и проверяется её сопряжения с хвостовыми отсеками блоков ракеты. Эти работы проводились в филиале N2 НИИ-88. Их целью была проверка работы всех механизмов кабины обслуживания, методики её развертывания и отвода в нишу, а также проверка возможности и удобства обслуживания хвостовых отсеков ракеты с площадок кабины. Для этого была собрана специальная установка, которая включала реальную кабину обслуживания и макеты хвостовых частей блоков ракеты. В процессе испытаний кабина многократно выдвигалась из ниши, поднимались её площадки, раскладывались и подсоединялись к хвостовым отсекам ракеты заправочные шланги, а также складывание и эвакуация кабины в нишу. По окончанию этих работ кабина была отправлена на полигон для монтажа на стартовой системе.
6. Отрабатывается система отделения боковых блоков ракеты от центрального на специальной установке в филиале N2 НИИ-88. Целью этих работ было определение реальных характеристик и параметров системы разделения блоков. Результаты измерений показали, что система разделения функционирует нормально и её параметры не превышают проектных значений.
7. Отрабатывается технология подготовки ракеты к пуску и взаимодействия служб полигона.
В декабре 1956 г. на полигон прибыла первая ракета Р-7-СН для примерочных и отладочных работ. Программа этих работ как часть общей программы отработки ракеты Р-7 предусматривала проведение:
- на технической позиции - полного объёма всех механосборочных работ с ракетой, проверку герметичности всех магистралей ракеты, проверку удобства обслуживания систем ракеты с агрегатов наземного оборудования и отработку технической документации на подготовку ракеты и обучения расчётов;
- на стартовой позиции - транспортирование ракеты, её подъём в вертикальное положение и установку на пусковое устройство, вертикализацию и прицеливание, подключение к ракете всех пневмо- и гидро-коммуникаций, заправку ракеты компонентами топлива, газами и проведение всех предстартовых операций (опускание ферм обслуживания, отвод кабины обслуживания в нишу), отстрел пневмо- и гидроколодок от ракеты, слив компонентов топлива и эвакуацию ракеты со стартовой позиции, отработку технической документации и обучение боевых расчётов.
При этих работах контролировались готовность к работе и отладка всех служб полигона.
Испытания проводились в декабре 1956 г. - феврале 1957 г.
В декабре 1956 г. были произведены самолётные облёты всех пунктов полигонного измерительного комплекса, расположенных вдоль трассы полёта и в районе падения головной части.
В марте 1957 г. на техническую позицию полигона прибыла первая ракета Р-7 (N5) для проведения ЛКИ. Процесс подготовки ракеты предусматривал электропневмоиспытания каждого блока, проверку соосности блоков ракеты после транспортирования, сборку пакета, проведение электро- и пневмоиспытаний ракеты в целом (автономные и комплексные испытания), установку ответных пневматических и гидравлических колодок на блоки ракеты для подсоединения на стартовом комплексе наземных магистралей, перекладку "пакета" на установщик и пристыковку головной части.
10 апреля 1957 г. состоялось первое заседание Государственной комиссии по проведению лётных испытаний, утвержденной Советом министров 31 августа 1956 года, в составе В.М.Рябикова (председатель), М.И.Неделина (заместитель председателя), С.П.Королева (технический руководитель), В.П.Бармина, В.П. Глушко, В.И.Кузнецова, А.Г.Мрыкина, Н.А.Пилюгина, М.С.Рязанского (заместители технического руководителя), С.М.Владимирского, А.И.Нестеренко, Г.Н.Пашкова, И.Т.Пересыпкина и Г.Р.Ударова.
С.П.Королев на заседании комиссии доложил о результатах проведенной экспериментальной отработки и о подготовке ракеты Р-7 к началу лётных испытаний. Весомыми аргументами о готовности ракеты к лётным испытаниям были положительные результаты огневых стендовых испытаний блоков и ракеты в целом. В своем докладе С.П.Королев затронул также вопрос о структуре испытательных расчётов и их персональном составе, о схеме контроля ответственных операции подготовки ракеты к пуску ("исполнитель-контролер испытательного управления - контролер Главного конструктора"), которая в дальнейших работах, особенно при подготовке пилотируемых космических комплексов, нашла широкое применение.
Перед лётными испытаниями стояли задачи проверки правильности принципиальных решений, заложенных в конструкцию ракеты, двигателей, системы управления, комплекса наземного оборудования, их доводки и отработки в лётных условиях, получения и накопления опытных данных по дальности и кучности при пусках на расчётную дальность 6314 км, а также опытных данных по всем системам и агрегатам ракеты, комплексу наземного оборудования и измерительным средствам. Исходя из этих задач целями первых пусков были отработка техники старта, динамики управляемого полёта 1 ступени и процесса разделения ступеней, а последующих - проверка и отработка системы радиоуправления, динамики полёта 2 ступени и движения головной части до цели. Кроме того, две ракеты из двенадцати, предназначенных для лётно-конструкторских испытаний, после соответствующих доработок были использованы для запуска первых двух искусственных спутников Земли типа "ПС".
5 мая 1957 г. ракета Р-7 N5 была вывезена на стартовую позицию. Работы по подготовке ракеты к пуску на стартовой позиции, учитывая новизну и ответственность, были разбиты на несколько дней, в частности заправка ракеты компонентами топлива предусматривалась на восьмой день.
Первый пуск состоялся 15 мая 1957 г. в 19 ч 01 мин по московскому времени. По визуальным наблюдениям полёт протекал нормально до 60 с, затем в хвостовом отсеке стали заметны изменения в пламени истекающих газов из двигателей. Обработка телеметрической информации показала, что на 98 с полёта отвалился боковой блок Д и ракета потеряла устойчивость. Причиной аварии явилась негерметичность топливной магистрали горючего. Этот пуск позволил получить опытные данные по динамике старта и управляемому полёту 1 ступени.
Второй пуск, назначенный на 11 июня 1957 г., не удался, несмотря на три попытки: при первых двух попытках из-за примерзания тарели главного кислородного клапана блока В происходил сброс схемы запуска, на третьей попытке произошло аварийное выключение двигательных установок на режиме предварительной ступени из-за ошибки, допущенной на технической позиции при установке клапана азотной продувки магистрали окислителя центрального блока. Ракета была снята с пускового устройства и возвращена на техническую позицию.
Третий пуск состоялся 12 июля 1957 г. в 15 ч 53 мин. На 33 с полёта ракета потеряла устойчивость. Причиной аварии оказалось замыкание на корпус цепей управляющего сигнала интегрирующего прибора по каналу вращения.
Четвёртый пуск 21 августа 1957 г. в 15 ч 25 мин оказался успешным и ракета впервые достигла района цели. Основным недостатком этого пуска явилось разрушение головной части в плотных слоях атмосферы на нисходящем участке траектории, причём экспериментальных данных о причинах этого разрушения получено не было, так как телеметрические записи прекратились за 15-20 с до падения головной части. Анализ упавших элементов конструкции головной части позволил установить, что разрушение началось с наконечника головной части, и одновременно уточнить величины уноса её теплозащитного покрытия. Это позволило доработать документацию на головную часть, уточнить компоновку, конструкторские и прочностные расчёты и изготовить её в кратчайшие сроки для очередного пуска.
В средствах массовой информации 27 августа 1957 г. было опубликовано сообщение ТАСС, что в Советском Союзе была испытана межконтинентальная баллистическая ракета.
Очередной пуск ракеты Р-7 7 сентября 1957 г. в основном подтвердил результаты предыдущего пуска.
Положительные результаты полёта ракет на активном участке траектории позволили использовать их для запуска первых двух искусственных спутников Земли (типа "ПС"). В качестве их носителей были использованы ракеты N 1ПС и 2ПС, которые были доработаны с учетом решаемых задач и опыта лётной отработки. В целом выведение двух первых искусственных спутников Земли было решено успешно.
По результатам шести запусков ракеты Р-7 были доработаны головная часть (заменена новой) и система её отделения, применены щелевые антенны телеметрической системы "Трал" и др., эффективность которых была подтверждена последующими пусками.
Лётно-конструкторские испытания второго этапа были завершены пусками ракет Р-7 24 мая и 10 июля 1958 г., при этом впервые полностью успешно прошёл пуск ракеты Р-7 29 марта 1958 г.
Программа лётно-конструкторских испытаний экспериментальных ракет Р-7 в основном была выполнена. Получены опытные данные, показывающие правильность основных принципиальных решений, заложенных в конструкцию ракеты, двигателей и систему управления. Отработаны техника старта, динамика управляемого полёта на 1 и 2 ступенях, система радиоуправления и отделения головной части. Проверены и реализованы мероприятия по обеспечению достижения головной частью цели. Получены опытные данные по действительной траектории полёта на заданную дальность, принятые гарантийные запасы компонентов топлива достаточны. Однако полученные данные по рассеиванию были недостаточны для полной оценки кучности, хотя предварительная оценка показала, что рассеивание не превышает пределов, принятых при проектировании. Полученные данные по упругим колебаниям конструкции и давлений в двигательных установках с частотой 10-13 Гц на 1 ступени полёта, было недостаточно для исчерпывающего ответа на этот вопрос.
В целом ракета Р-7 с учетом устранения в установленные сроки замечаний и недостатков, выявленных и не устраненных в процессе испытаний, допускалась к очередному этапу лётных испытаний. Целью этих испытаний были проверка основных лётных и эксплуатационных характеристик МБР Р-7 (конструкции третьего этапа) требованиям Постановления от 20 мая 1954 г.; проверка правильности и достаточности конструктивных решений, принятых по результатам ЛКИ ракет Р-7 второго этапа и определяющих надёжность ракет, заданную дальность и точность стрельбы, и выдача рекомендаций о возможности принятия конструкции третьего этапа на вооружение Советской Армии.
Совместные лётные испытания проводились с 24 декабря 1958 г. по 27 ноября 1959 г. Испытаниям подверглись 16 ракет, из которых восемь были изготовлены на серийном заводе "Прогресс". Испытаниям предшествовали контрольные огневые
стендовые испытания специальной сборки, состоящей из
центрального и одного бокового блока, прошедшие в августе-ноябре 1958 г. на
стендах филиала N2 НИИ-88. Испытание 17 ноября 1958
г., на котором боковой блок был закреплён по схеме "пакет", подтвердили
эффективность мероприятий по исключению резонансных колебаний в контуре "упругая
конструкция - двигательная установка", которые ранее приводили к разрушению
ракеты на первой ступени полёта.На ракетах третьего этапа был ликвидирован межбаковый приборный отсек на центральном блоке (приборы разместили в едином блоке в верхней части блоков), введены рулевые двигатели повышенной тяги и улучшенной схемы их питания, СОБИС вместо СОБ (для одновременного опорожнения всех баков на каждом блоке и синхронизации их опорожнения в заданных пределах), изменены условия наддува баков и ряд других конструктивных усовершенствований.
Из 16 запущенных ракет 10 достигли цели с заданной точностью, две ракеты превысили дальность на 1890 км из-за отклонений в работе системы управления, одна ракета не долетела до цели 28 км из-за ненормальной работы системы наддува трубопровода окислителя на конечной ступени, одна ракета перелетела цель на 16,8 км из-за неустойчивой работы системы радиоуправления и две ракеты прекратили полёт из-за отклонений в работе двигательной установки.
Одновременно с проведением ЛКИ осуществлялись запуски космических ракет-носителей на базе ракет Р-7 третьего этапа (сентябрь 1958 г. - ноябрь 1959 г.). Было проведено семь запусков автоматических станций.
Постановлением от 20 января 1960 г. межконтинентальная баллистическая ракета Р-7 (8К71) была принята на вооружение Советской Армии.
В процессе создания ракеты Р-7 был решен ряд научно-технических проблем, составивших фундаментальную научно-техническую базу дальнейшего совершенствования ракетных и первых космических разработок.
Ракета Р-7 стала базовой для создания ряда модификаций.
Так, с конца 1959 г. начались лётно-конструкторские испытания ракеты Р-7А (8К74) с головной частью новой конструкцией и без системы радиоуправления. Дальность полёта ракеты существенно увеличилась. Упрощена была и методика подготовки ракеты к пуску. В ходе ЛКИ было испытано восемь ракет, из которых семь свою задачу выполнили. Ракета Р-7А была принята на вооружение, заменив собою ракету Р-7.
Двухступенчатая ракета Р-7 - ракета-носитель "Спутник" (8К71ПС и 8А91) обеспечила запуск первых трёх искусственных спутников Земли, что позволило начать исследование околоземного космического пространства.
Трёхступенчатые ракеты-носители 8К72 с блоком Е ("Восток"), и 11А511 с блоком И ("Союз") позволили начать исследования дальнего космоса и Луны. Осуществили полёты пилотируемых космических кораблей (КК) "Восток", "Восход", а в дальнейшем и "Союз". Развернуто разностороннее исследование космического пространства и созданы условия для прикладного использования ракетно-космической техники в интересах науки, обороны и народного хозяйства. В дальнейшем эти ракеты-носители использовали для запуска космических кораблей типа "Зенит", "Метеор", "Электрон", "Прогресс" и др.
Четырёхступенчатая ракета-носитель 8К78 с блоками И, Л ("Молния") позволила расширить проводимые исследования дальнего космоса и Луны. Осуществляются полёты автоматических межпланетных станций к планетам Марс и Венере. Продолжаются исследования и эксперименты в научных и народно-хозяйственных целях. С использованием этой ракеты осуществляются запуски спутников связи типа "Молния".
При создании трёхступенчатой и особенно четырёхступенчатой ракет-носителей встретились новые проблемы, связанные, в основном, с запуском двигателей в условиях космического пространства и невесомости, которые приводили к аварийным исходам первых пусков космических объектов. Все вопросы отработки трёх- и четырёхступенчатых ракет-носителей будут рассмотрены ниже.
Значительная роль в модернизации ракет типа Р-7, принадлежит Куйбышевскому филиалу ОКБ-1, а затем ЦСКБ (Д.И. Козлов) и заводу "Прогресс", изготавливающему эти ракеты. Четвёртую ступень ракеты 8К78 с 1965 года курируют и изготавливает в НПО им. Лавочкина.