Таким образом, спектр работ янгелевского КБ расширился, пополнившись еще одним важным направлением. Но каким бы масштабным ни было предприятие, оно не может взвалить на себя выполнение всех стратегических задач времени. Поэтому Янгель провел масштабную реорганизацию КБ, делегировав ряд работ менее крупным бюро страны, а все силы своего предприятия таким образом сосредоточил на создании новых ракетных комплексов – этого требовали и военные, и правительство.

В 1963 году, то есть еще до того как Р-36 доказала свое превосходство над УР-200, начались работы по созданию орбитального варианта ракеты. Оснащенная орбитальной головной частью, Р-36 (8К69; SS-9 Mod 3) имела ряд преимуществ: в отличие от МБР ее дальность полета не была ограничена, она была способна поражать цели на территории Соединенных Штатов не только через Северный, но и через Южный полюс – то есть со стороны Мексики, где у американцев не было систем противоракетной обороны (радиолокационных станций). Еще одно важное достоинство Р-3борб заключалось в том, что район падения боевого заряда было невозможно спрогнозировать, пока он находится на орбитальном участке полета. Летные испытания ракетного комплекса начались в декабре 1965 года, а закончились в мае 1968-го – из 19 пусков только 4 оказались неудачными.

Параллельно с работами по Р-3борб шла разработка ракеты-носителя супертяжелого класса Р-56 (8К68) в соответствии с постановлением ЦК КПСС и Совета Министров от 22 мая 1963 года. Ракета должна была решить ряд поставленных задач в рамках советской лунной программы: исследование окололунного пространства, фотографирование Луны, ее пилотируемый облет, доставка специальных грузов на ее поверхность и т. д. Испытания Р-56 предполагалось начать в первой половине 1966 года, но к 19 июля все работы по ней были прекращены. Во многом это было связано с тем, что одновременно разрабатывались три похожих проекта: янгелевская Р-56, Н-1 в ОКБ № 1 и УР-500 Челомея. Три супертяжелых носителя, разрабатываемых одновременно в трех разных КБ, требовали совершенно сумасшедших расходов, и все понимали, что это ненормальное положение дел надо как-то исправлять – выбрать приоритетный проект. Но Янгель не согласился с тем, что его ракету-носитель запретили к разработке, ведь она сильно опережала по многим характеристикам ракеты Челомея и Королёва. В очередной раз аппаратные игры ставили палки в колеса прогрессу.

После прекращения работ по Р-56 в днепропетровское КБ приехал Королёв – договариваться с Янгелем о совместной работе по лунной программе. Бывших идейных противников объединило желание совместно противостоять общему конкуренту – Челомею. В результате была достигнута договоренность о совместной работе над ракетной системой Н-1 (11А52): ОКБ № 586 поручалась разработка ракетного блока Е на высококипящих компонентах топлива – основного узла лунного корабля, занимавшего большую его часть. Блок Е, как отметил Королёв, должен быть надежным, потому как от него зависит торможение корабля, его маневрирование над поверхностью Луны (зависание с целью выбора места посадки), прилунение и, что важнее всего, жизнь космонавта. 3 августа 1964 г. вышло постановление правительства «О работах по исследованию Луны и космического пространства», где разработка и изготовление блока Е поручались заводу № 586 и ОКБ Янгеля. В том же документе были указаны сроки: облет Луны должен был быть совершен в 1966 г., а в первой половине 1967 г. – посадка на Луну космического корабля с одним или двумя космонавтами.

Одновременно с этим проектом днепропетровское КБ, ставшее во второй половине 1960-х гг. по-настоящему громадной мультипрофильной организацией, занималось разработкой системы одиночных стартов. Янгель понимал, что стартовые позиции потеряли свою эффективность, после того как американцы разработали межконтинентальные баллистические ракеты повышенной точности. Теперь хранить несколько ракет в непосредственной близости друг от друга было стратегически невыгодно – все они оказывались уязвимы. Перед конструкторским коллективом стояли задачи упрощения стартовых позиций ракетных комплексов, улучшения защищенности шахтных позиций и повышения боеготовности ракетных комплексов, то есть поиск возможности размещения ракет на удалении друг от друга в нескольких километрах. Но здесь актуализировалась новая проблема: в шахтах старого образца ракеты содержались без топлива и окислителя, потому как в заправленном виде они могли находиться не более 30 суток. Поэтому в случае отмены старта заправленные ракеты из шахт надо было доставать, сливать топливо и везти на предприятие на доработку, что также было крайне нефункционально со стратегической точки зрения. Эту проблему удалось ликвидировать после замены окислителя на азотный тетраоксид и создания герметичных емкостей для хранения. Объединенные в единый комплекс только наличием общего командного пункта, одиночные старты кардинально изменили всю компоновку стартовых комплексов: исчезли все стационарные средства заправки и хранилища для компонентов топлива, что значительно упрощало стартовую позицию.

Эти инновационные разработки шли параллельно разработке ракетного блока для ракеты-носителя Н-1. В КБ полным ходом создавался блок Е: проектанты, конструкторы, эксплуатационщики, расчетчики и специалисты многих других направлений увлеченно работали над первым проектом страны – интерес к лунной программе был так велик, что многие сотрудники КБ засиживались на работе допоздна и возвращались домой только под утро. Кто-то из-за этого назвал их лунатиками, что вызвало большой скандал – люди из органов в этом усмотрели нарушение режима.

Но в отличие от проекта одиночных стартов лунная программа в СССР так и не была реализована. 14 января 1966 года умер Королёв, и спустя пять месяцев руководство ОКБ № 1 было передано В. П. Мишину. Параллельно с работами по Н-1 продолжались работы по созданию ракеты-носителя УР-700 в КБ Челомея: лунная программа была так важна для страны, что для ее реализации не жалели никаких средств. Но то, что не хватало мощностей, в правительстве не желали понимать. Во многом «лунная гонка» была проиграна именно вследствие применения политики рассредоточения сил тогда, когда их нужно было, наоборот, объединять. Все старты Н-1 (21 февраля и 3 июля 1969 года, 27 июня 1971 г. и 23 ноября 1972 г.) были аварийными. Работы по Н-1 было решено прекратить после 7 декабря 1972 года: именно тогда состоялся старт «Аполлона-17» (Apollo 17) – американского космического корабля, на котором состоялся одиннадцатый, и последний, пилотируемый полет в рамках лунной программы. Политический интерес пропал. Работы над УР-700 Челомея закончились еще раньше, фактически она оказалась не нужна уже на следующий день, после того как 20 июля 1969 года в ходе лунной экспедиции корабля «Аполлон-11» на Луну ступила нога Нила Армстронга. В августе была приостановлена разработка двигателя РД-270 для ракеты-носителя ЦКБ машиностроения (так с 1966 года называлось КБ Челомея), а в декабре 1970 г. все работы по созданию супертяжелой ракеты-носителя УР-700 были прекращены. СССР проиграл «лунную гонку».

Помимо работ над созданием системы одиночных стартов, участия в лунной программе и разработки Р-3борб, КБ Янгеля, которое с 1 октября 1966 года было переименовано в КБ «Южное», осваивало ряд новых направлений. В августе 1968 был произведен первый экспериментальный пуск ракеты 8К67П – модификации ракеты Р-36, оснащенной разделяющейся головной частью в составе трех боевых блоков, которая была способна поражать несколько целей в пределах заданного района. Спустя год и один день, 6 августа 1969 г. состоялся первый пуск двухступенчатой ракеты-носителя легкого класса «Циклон-2», разработанной на базе боевой орбитальной ракеты Р-3борб и предназначенной для запуска космических аппаратов на низкие околоземные орбиты.