Постановление Совета министров «О новом полигоне для Министерства обороны СССР» было подписано 12 февраля 1955 года, однако сроки, определенные правительством, были столь жесткие, что за месяц до этого на станцию Тюра-Там прибыл первый взвод военных строителей. Его возглавлял старший лейтенант Игорь Николаевич Денежкин. Он представлял 130-е Управление инженерных работ подполковника Георгия Максимовича Шубникова, входящее в Главное управление специального строительства Министерства обороны. Задачей взвода Денежкина являлась подготовка железнодорожных путей для приема вагонов со стройматериалами и спецпоезда из Капустина Яра.

Хотя Тюра-Там подходил ракетчикам по всем параметрам, освоить эту необжитую местность было очень трудно. Летом температура воздуха поднималась здесь до +45 °С в тени, начинались пыльные бури. Зимой стояли морозы до -36 °С, дули сильные ветры. Сам поселок Тюра-Там производил унылое впечатление: небольшое здание вокзала, водонапорная башня, два двухэтажных домика железнодорожников, несколько мазанок и юрт. А вокруг – ровная пустынная степь, такыры, солончаки, пески, колючки.

Первые строители разместились в палатках. Весь январь и февраль бушевали метели. Морозы и снежные заносы сильно затруднили работу, но «денежкинцы» шаг за шагом упорно продвигались вперед. А еще они сделали большое дело – за два зимних месяца выкололи из Сырдарьи несколько тысяч кубометров льда и засыпали его толстым слоем опилок. В знойное лето 1955 года ледник спас от гниения сотни тонн мяса и других продуктов, предотвратив эпидемию желудочных болезней.

В мае на полигон, получивший условное название «Тайга», прибыл начальник строительства Георгий Шубников. С этого момента темпы и масштаб стройки нарастали непрерывно. К станции Тюра-Там подходили эшелон за эшелоном. Бывало, что за один день маленький разъезд принимал до тысячи вагонов. Над грунтовыми дорогами стояла сплошная стена мелкой пыли, из-за чего машины двигались с зажженными фарами в солнечный день. Бытовые условия были ужасны. Старший офицерский состав жил в вагонах, младший селился в землянках. Питались консервами и сухарями. Очищенной воды не хватало для питья и приготовления пищи, не говоря уже о санитарных нуждах. Навесы, под которыми военнослужащие обедали, плохо защищали от палящего солнца, туч пыли и вездесущих насекомых. Песок скрипел на зубах, набивался в рот. Несмотря на бытовой «ад», работа кипела вовсю. Строители прокладывали «бетонку», рыли котлованы, возводили цементный завод.

Организационная структура полигона была определена 2 июня 1955 года директивой Генерального штаба Вооруженных сил СССР4. Тогда же будущему космодрому было присвоено официальное название – 5-й Научно-исследовательский полигон Министерства обороны (НИИП-5 МО). Первым его начальником был назначен генерал-лейтенант Алексей Иванович Нестеренко. Главным инженером проекта строительных конструкций стал Алексей Алексеевич Ниточкин. В том году штат полигона составил 1900 военнослужащих и 664 вольнонаемных работников. Однако реально на первом этапе строительства было задействовано свыше двадцати тысяч солдат и офицеров.

20 июля на полигоне Тюра-Там началось возведение «объекта 135» – стартового ракетного комплекса, который сами строители называли «Площадкой номер один» или «Стадионом». Через несколько лет его назовут «Гагаринским стартом».

При строительстве комплекса не обошлось без проблем. Буквально за несколько дней до его начала место старта по требованию «маскировщиков» из Генерального штаба было перенесено с возвышения в низину. Но после начала строительства выяснилось, что существующие данные геологоразведки не могут быть применены к новому положению: вместо песка там были глины, а под ними – подземное озеро. Неожиданные препятствия могли сорвать заданные сроки, поэтому проект пришлось дорабатывать прямо по ходу, приспосабливая к новым условиям.

Пункт управления предстартовыми операциями и запуском ракеты находился в подземном бункере на расстоянии 200 м от старта и на глубине около 8 м. В самом большом из пяти помещений, снабженном двумя морскими перископами, вдоль стен были установлены пульты телеметрического контроля. Второе большое помещение предназначалось для членов Государственной комиссии по испытаниям, почетных гостей и главных конструкторов; в нем также находились два перископа. В остальных помещениях бункера была размещена контрольная аппаратура систем телеметрии, управления заправкой, стартовыми механизмами, вспомогательные комнаты для связистов и охраны.

Рядом с полигоном рос город: 5 мая 1955 года состоялась закладка первого здания. В разное время он назывался по-разному: поселок Заря, поселок Ленинский, город Ленинск. Сегодня мы его знаем под названием Байконур. Изначально город закладывали для пяти тысяч человек постоянного персонала. Проектанты ошиблись, не подозревая, что очень скоро численность населения на порядок превысит проектную.

Собирать ракеты в пакет предложил Михаил Клавдиевич Тихонравов. Разочарованный тем, что его проект «ВР-190» («Победа») в НИИ-4 поменяли на «Ракетный зонд», конструктор, обладая полномочиями заместителя начальника института, организовал новый отдел, который должен был заниматься многоступенчатыми ракетами, соединенными не последовательно, а параллельно – в пакет.

Идея появилась не на пустом месте. Дело в том, что привычная схема последовательного расположения ступеней, несмотря на видимую простоту, имела свои недостатки. Прежде всего не была решена задача запуска двигателя второй ступени во время полета. Теоретикам она казалась малосущественной, но практики долго не знали, как к ней подступиться. Второй существенный момент – оценочные расчеты показывали, что высота ракеты, сделанной по последовательной схеме и при этом способной развить первую космическую скорость, будет поистине гигантской: придется строить огромную монтажную башню, а сама ракета от увеличения длины вовсе не станет прочнее и надежнее.

Пытаясь решить очевидные проблемы, Тихонравов обратился к трудам Константина Циолковского, которого безмерно уважал, и в работе «Наибольшая скорость ракеты» (1935) нашел описание «эскадры ракет». Интерпретация идеи, предложенная Тихонравовым, состояла в том, чтобы запускаемые одновременно ракеты, имеющие, по Циолковскому, только гидравлические связи, снабдить дополнительно механическими связями, объединив в один пакет. В такой схеме запуск двигателей всех ракет осуществляется одномоментно на старте, топливо к ним подается сначала от одной ракеты, которая после опустошения отваливается, затем от другой и так далее.

Пакет ракет не имеет ограничений по дальности полета, то есть сначала задаешь дальность, а потом проектируешь под нее пакет. Однако в то время не существовало теории оптимального выбора основных конструктивно-баллистических параметров таких сложных агрегатов – именно ее и предстояло создать новому отделу, учрежденному Тихонравовым. В 1947 году ракетчики еще не располагали мощными электронно-вычислительными машинами, поэтому все необходимые расчеты приходилось выполнять на арифмометрах. Тем не менее к концу года был выпущен предварительный отчет по теории составных ракет, включая анализ пакетных схем.