Тихонравов внимательно следил за работой отдела. Результаты ему так понравились, что он решил доложить их на ученом совете НИИ-4. Оригинальную идею встретили настороженно. Скептики тут же уцепились за плохую аэродинамику соединения ракет, за уязвимость механических соединений. Но Тихонравов верил в осуществимость проекта и 14 июля 1948 года в Академии артиллерийских наук прочитал расширенный доклад «Пути осуществления больших дальностей стрельбы ракетами». Выступление вызвало бурю негодования – мало кто из специалистов поверил в практическую возможность достижения дальностей свыше 1000 км с помощью баллистических ракет. Поэтому сообщение Тихонравова о том, что пакет способен достичь любых дальностей и даже вывести на орбиту искусственный спутник Земли, взбудоражило зал. По иронии судьбы, среди яростных критиков были и те, кто стал впоследствии видными учеными в области космонавтики.

Исторически значимый доклад чуть было не стал катастрофой для научной карьеры Тихонравова. Отдел тут же расформировали как «занимающийся неактуальными проблемами». Самого Михаила Клавдиевича сняли с должности заместителя директора института, низведя до научного консультанта. Тогда в его судьбу вмешался Сергей Павлович Королев. В декабре 1949 года он выдал НИИ-4 официальный заказ на выполнение работы по теме «Исследование возможностей и целесообразности создания составных ракет дальнего действия типа „пакет“». В записке была прямо сформулирована цель исследования – «сравнение возможностей достижения больших дальностей (порядка 10 000 км) с помощью одиночных и составных (последовательных и по типу „пакет“) ракет дальнего действия с целью выбора рационального направления работ в области дальнобойных ракет».

Тихонравову после получения заказа не только вернули тему, но и позволили сформировать большую группу для научно-исследовательской работы. В марте 1950 года он сделал новый доклад – «Ракетные пакеты и перспективы их развития». Тогда прозвучало, что по техническому заданию Королева группой был рассмотрен двухступенчатый пакет из трех больших баллистических ракет и доказано, что такой пакет может не только доставить тяжелую боевую часть на любую дальность, но и вывести на орбиту спутник, масса которого может оказаться достаточной для полета на нем человека. На этот раз доклад выслушали внимательно, хотя в последовавшей дискуссии по-прежнему преобладали саркастические интонации.

Работы по изучению различных проблем создания составных ракет продолжались в группе до 1953 года. Результаты исследований регулярно высылались в бюро Королева. Сергею Павловичу особенно нравилась схема простейшего пакета, и он, видя, что группа Тихонравова не справляется по времени, заказал оптимизацию этой схемы в Отделении прикладной математики имени Стеклова.

В конечном итоге Михаил Тихонравов отправил правительству два письма, в которых аргументированно излагались перспективы применения составных ракет для достижения межконтинентальной дальности. Ответом стало постановление, которое Иосиф Сталин подписал незадолго до своей смерти – 13 февраля 1953 года. В тексте задавалась тема «Т-1» – «Теоретические и экспериментальные исследования по созданию двухступенчатой баллистической ракеты с дальностью полета 7000–8000 км». Цель исследований – разработка эскизного проекта ракеты дальнего действия массой до 170 т, снабженной отделяющейся головной частью массой 3 т.

Позднее, в октябре 1953 года, проектное задание было изменено: массу головной части увеличена до 5,5 т при сохранении дальности полета. Последнее решение приняли под влиянием неофициальной информации о техническом облике термоядерных зарядов нового поколения, которую предоставил один из ведущих специалистов в этой области – будущий академик Андрей Дмитриевич Сахаров. Позднее выяснилось, что масса такого заряда может быть многократно уменьшена. Однако двигатели для ракеты уже разрабатывались, и запас по тяге, который они давали, впоследствии сыграл решающую роль в реализации космических планов.

В декабре 1953 года в ОКБ-1 был подготовлен проект постановления о создании баллистической ракеты большой дальности «7Р» (позже – «Р-7»). Среди прочего в его тексте предлагалось применить ракету «7Р» для запусков искусственных спутников Земли и космических аппаратов к другим планетам. В январе 1954 года прошли совещания главных конструкторов, на которых были сформулированы технические требования к «7Р», согласованы основные тактико-технические характеристики, этапы конструирования и испытаний.

Наконец 20 мая 1954 года было принято Постановление ЦК КПСС и Совета министров СССР № 956-408сс о разработке, изготовлении и испытаниях межконтинентальной ракеты «Р-7». Начался этап эскизного проектирования. При этом сотрудники ОКБ-1 рассмотрели более полусотни вариантов компоновки пакета. В конечном итоге остановились на не самом оптимальном из возможных, но позволявшем использовать многие существовавшие технологические наработки.

Пакет ракеты «Р-7» состоял из пяти блоков (фактически – одноступенчатых ракет): центрального блока «А» и четырех симметрично окружавших его конических боковых блоков «Б», «В», «Г» и «Д». Двигатели всех блоков запускались на старте одновременно. После опустошения топливных баков боковые блоки отделялись (первая ступень), а центральный блок (вторая ступень) продолжал полет. При этом внутренняя компоновка блоков была подобна компоновке ракеты «Р-5», что значительно упрощало работу конструкторам и технологам. Новизну для них представляли лишь узлы связей блоков и магистралей перекачки топлива. Основные компоненты топлива располагались в нижнем (горючее) и верхнем (окислитель) баках каждого блока. Вспомогательные компоненты (жидкий азот для наддува баков и перекись водорода для привода турбонасосного агрегата) размещались в торовых баках непосредственно над рамой двигателя.

Разумеется, в ходе эскизного проектирования пришлось определиться с двигателями. За их создание взялось Опытно-конструкторское бюро № 456 (ОКБ-456), разместившееся на базе авиазавода в подмосковном городе Химки и возглавляемое замечательным ученым Валентином Петровичем Глушко.

Первой задачей бюро Глушко после войны стало конструирование двигателей «РД-100», в точности воспроизводящих двигатели «А-4» («V-2»). Разумеется, сначала предстояло развернуть производственную базу – заброшенный завод в Химках был восстановлен и переоборудован под новые задачи. Понимая, что воспроизведением немецкого опыта работа не ограничится, Глушко подошел к делу с размахом. На территории завода были созданы научно-исследовательская лаборатория, комплекс стендового оборудования и испытательная станция. Первый колышек под строительство будущей станции был забит в сентябре 1947 года в непосредственной близости от бюро – на относительно высоком откосе оврага, в излучине речки Химки. Больших перепадов высот, необходимых для свободного горения факела, здесь найти не удалось, поэтому Глушко предложил конструкцию наклонного стенда. Строительство велось быстрыми темпами, и к маю 1948 года монтаж стенда и кабины управления был завершен. 24 мая 1948 года на стенде состоялся успешный «прожиг» двигателя «РД-100», что является историческим событием для отечественного ракетостроения.

Когда пришло время выбрать компоненты топлива для «Р-7», Глушко оказался перед трудным выбором. Увеличение размеров спиртового двигателя уже не давало требуемого эффекта, что показали работы над двигателем «РД-101» для ракеты «Р-2» и двигателем «РД-103М» для ракеты «Р-5М». Было ясно, что пора переходить на керосин, который более калориен и столь же хорошо освоен промышленностью. Однако при таком переходе возникали серьезные трудности: температура продуктов его сгорания в кислороде почти на тысячу градусов выше, чем у водных растворов спирта, в то время как охлаждающие свойства намного хуже, а ведь именно горючим приходится охлаждать стенки камеры сгорания, если в качестве окислителя используется быстро испаряющийся кислород. Задача охлаждения осложнялась еще и тем, что для обеспечения оптимальных характеристик керосинового двигателя необходимо поднять давление газов в камере по крайней мере в два раза по сравнению с достигнутым на спиртовых аналогах.