В конце 1949 года на заседании научно-технического совета института Королёв защищает эскизный проект ракеты P-З с дальностью полета 3000 километров, Р-1 с дальностью полета 280 километров, Р-2 – 600 километров. Стартовый вес ракеты 72 тонны. Коллеги и военное начальство были в восторге. Но Королёв проект защитил, а делать P-З не стал. Он сам признал свою ошибку, понял, что опирается на старые схемы.
Ведь чем больше и тяжелее ракета, тем труднее ее эксплуатировать. Королёв на распутье: надо делать или одноступенчатую, но более компактную ракету – на меньшую дальность, либо двухступенчатую, но более тяжелую – на большую дальность. Отложив проект P-З, Королёв начал работать над одноступенчатой ракетой Р-5 с дальностью 1200 километров. Ракета оказалась капризной. Пришлось немало повозиться с системой управления, двигателем, из-за которого ракеты взрывались на стенде.
В начале 1953 года первые ракеты Р-5 были отправлены в Капустин Яр. 5 марта Королёв вылетел из Москвы на полигон. В этот же день умер Сталин. В Капустином Яру лежали глубокие сугробы, дорогу к стартовой площадке пробивали танками. Первый старт Р-5 состоялся 15 марта. Королёв сильно простудился, температура 38,8, болело горло. Военные медики придумали быстрый способ лечения: ставили банку, а под нее кололи антибиотики. Но это мало помогало. На втором старте 18 марта Королёв был уже совсем больным. На следующий день он уехал поездом в Москву доложить об удачных стартах – и сразу обратно. 2 апреля проведен старт на дальность Р-5. Стартовать-то ракета стартовала, но ее отклонение от цели было очень большим. Двое суток Сергей Павлович и его коллеги провели без сна, искали причину. Как будто все было в норме. 8 апреля пуск повторили, результат – тот же. Разбирались долго, перебрали массу вариантов. Дни идут, 24 апреля, 27 апреля – причины аварии не найдены, люди смертельно устали. Звонил Устинов, разговаривал ледяным тоном. На носу первомайские праздники. Королёв понял, что надо просто отдохнуть, и тогда, на свежую голову, начинать искать причину аварии. Николай Алексеевич Пилюгин, один из главных конструкторов, предложил Королёву вызвать жен и поехать в Сталинград. Сергей Павлович тут же написал Нине письмо. В Сталинграде они провели три дня. Вчетвером бродили по городу, солнце уже растопило снег, весна. Зашли и в знаменитый универмаг, в подвале которого был взят в плен фельдмаршал Паулюс. В этом магазине Сергей Павлович купил Нине сумочку – она их просто обожала. 1 мая устроили праздничный обед с вином, гуляли по набережной Волги, хоть на какое-то время забыли о ракетах. 4 мая, отправив жен обратно в Москву, Королёв и Пилюгин вернулись в Капустин Яр продолжать испытания Р-5.
Королёв никогда не останавливался, испытывая одну ракету, он думал о следующей. Теперь он поставил перед собой задачу создать такую ракету в которой он смог бы сохранить преимущества Р-1 и избавиться от ее недостатков. Новая ракета называлась Р-11. Она задумывалась как небольшая и дешевая в производстве. Над двигателем работал Алексей Исаев. Первые летные испытания Р-11 проходили весной и летом 1953 года. Обнаружились недостатки в двигательной системе. Их исправили и в апреле 1954 года продолжили испытания, а в июле 1955 года Р-11 была принята на вооружение. У Королёва новая идея – сделать подводный вариант Р-11.
Для начала нужно было поговорить с подводниками. Сергей Павлович знакомится с Главным конструктором подводных лодок Николаем Никитовичем Исаниным. Королёв обладает даром убеждать людей. Но Исанина особенно убеждать не надо, он и сам заинтересован в сотрудничестве. Раньше Королёв пускал ракеты со стартовой площадки, теперь перед ним стоит задача запустить ракету из-под воды. И в шторм, и в штиль, ракета, улетев с корабля, должна поразить цель. Стартовый комплекс для этой ракеты, прозванный ракетчиками «Рога и копыта», был создан Анатолием Петровичем Абрамовым, конструктором ОКБ Королёва. Несколько первых стартов провели с полигона, на котором построили макет рубки с перископами и антеннами, – конструкторам надо было убедиться, что струя раскаленных газов, вырывающихся из сопла ракеты, не повредит подводную лодку. Затем в одном из ленинградских ОКБ для опытных пусков морской ракеты построили специальную качающуюся платформу, приближающую условия эксперимента к реальным. И только когда ракета прошла стендовые испытания, перешли к испытаниям на Северном флоте. Королёв не мог усидеть в кабинете. Ему было все интересно. Он любил летать, теперь же захотел узнать, что такое подводная лодка в походе, и в первый раз вышел на ней в море задолго до начала испытаний, когда еще ни рубки на полигоне не было, ни «Рогов и копыт», ни качающейся платформы. Сергей Павлович был назначен техническим руководителем испытаний, Исанин – официальным руководителем всех работ. Для честолюбивого Королёва это был удар по самолюбию. Но дружбе двух мужчин это не помешало, разве что Сергей Павлович иногда иронично называл Исанина «главнющим конструктором».