В 1967 году программа летно-конструкторских испытаний имела еще более интенсивный характер. Было осуществлено девять пусков. Они прошли успешно, но нарекания вызвала система наведения на цель, которая не позволяла добиться требуемой точности.

Тем не менее после завершения испытаний, 19 ноября 1968 года, система была принята на вооружение.

25 августа 1969 года на боевое дежурство с шестью ракетами «P-З6орб», размещенными в шахтах на площадках с номерами 160–165, заступил первый ракетный полк (794 р. п.) — в/ч 21422 (сформированная на базе в/ч 14332). Командиром полка был инженер-подполковник Миляев.

6 декабря 1969 года заступило на боевое дежурство управление ракетной бригады (в/ч 14332), ее командиром был назначен подполковник Дуля.

Для несения боевого дежурства дежурной технической сменой на 75-й площадке Байконура был оборудован технический пункт управления бригады. Численность дежурных смен достигала 170 человек. Дежурные смены обязаны были обеспечивать боевую готовность пусковых установок и командных пунктов. До середины 1970-х годов расчеты заступали на боевое дежурство на неделю, а с середины 70-х — на три-четыре дня. Ежесуточно дежурная смена проводила опрос параметров пусковых установок.

Первоначально предполагалось, что орбитальные ракеты смогут нести боевое дежурство в заправленном состоянии в течение пяти лет. Однако техническое состояние ракет после этого срока было признано удовлетворительным, и срок их службы продлевался вплоть до расформирования бригады.

Главной проблемой для ракет, помещенных в шахты, была летняя жара. Крыши шахт сильно прогревались, измерительная аппаратура выдавала сигнал «не норма» на командный пункт бригады — приходилось все бросать, подгонять к пусковым установкам машины, подстыковывать трубопроводы и подавать в шахты холодный воздух. Чтобы уменьшить приток тепла, крыши шахт покрасили в белый цвет, но командование посчитало это демаскирующим признаком и приказало перекрасить в защитный. Летом 1971 года на площадке № 162 из-за высокой температуры в шахте произошел выплеск окислителя в «стакан» — пришлось сливать топливо и менять ракету на новую.

В этот период запуски осуществлялись с частотой два раза в год и имели характер постоянного поддержания боеготовности системы. Все они прошли успешно, за исключением пуска 23 декабря 1969 года, с которым не все ясно и поныне. Сама полезная нагрузка под названием «Космос-316» была выведена на околоземную орбиту, но с параметрами не характерными для запусков по данной программе. Она не была подорвана (как, например; во время пусков 1966 года), а сошла с орбиты при торможении в земной атмосфере. Часть обломков упала на территории США.

В 1971 году был осуществлен последний запуск по частично-орбитальной траектории. Дальнейшие запуски не проводились. Дело в том, что в 1972 году США ввели в эксплуатацию спутниковую систему раннего оповещения, фиксирующую ракеты не на подлете, а в момент пуска. Теперь, в случае запуска орбитальных ракет, США быстро получили бы информацию об их старте. Орбитальные ракеты утратили одно из своих главных преимуществ — возможность внезапной атаки.

Договор об ограничении стратегических вооружений (ОСВ-2), заключенный в 1979 году, запрещал орбитальные ракеты. Кроме того, СССР и США договорились о том, что на испытательных полигонах не будут размещаться войсковые части с боевыми ракетами. Договором предусматривалась ликвидация 12 шахт орбитальных ракет и переоборудование шести шахт под испытания других комплексов. Договор не был ратифицирован Соединенными Штатами, но и Америка, и Советский Союз придерживались его положений.

С 1982 года началось поэтапное снятие с дежурства и уничтожение боевых ракетных комплексов «Р-З6орб». В мае 1984 года все шахты были освобождены от ракет и подорваны. Система частично-орбитальной бомбардировки прекратила свое существование. Но порожденная ею проблема противодействия вражеским космическим объектам оказалась куда более долговечной.

Овладение энергией атомного ядра, появление атомных реакторов и бомб открыли для американских и советских конструкторов небывалые возможности. То, о чем только мечтали фантасты первой половины XX века, становилось реальностью. Двигателями на атомной энергии предполагалось снабдить автомобили и танки, корабли и самолеты, ракеты-носители и межпланетные корабли. Почти сразу родилась идея опробовать атомное оружие в космосе — такие взрывы могли не только принести уникальную научную информацию, но и послужить в качестве своеобразной демонстрации мощи, которая должна была показать всему миру, на что способна ядерная держава.

Еще основоположники космонавтики говорили о том, что неплохо было бы произвести мощный и заметный взрыв на Луне, — земные астрономы зафиксировали бы вспышку и подтвердили приоритет государства в достижении ближайшего небесного тела. Об этом писал, например, американец Роберт Годдард в своей юношеской статье «Перемещение в космосе» (1901) — в ней он анализировал возможность запуска снаряда на Луну при помощи пушки, полезным грузом должен был стать пакет с магниевым порошком, вспышку которого на затененной части Луны можно было бы увидеть в мощный телескоп. Позднее австрийский инженер Франц фон Гефт предложил послать на Луну ракету, начиненную порохом.

О предложениях основоположников вспомнили, когда началось формирование советских планов освоения Луны. В письме, которое 28 января 1958 года начальник ОКБ-1 Сергей Королев и директор НИИ-1 Мстислав Келдыш направили в ЦК КПСС, были определены два главных пункта лунной программы. Предлагалось, во-первых, попасть искусственным объектом в видимую поверхность Луны, а во-вторых, осуществить облет Луны и фотографирование ее обратной стороны. Программа была всецело одобрена Никитой Хрущевым, который после успеха первого спутника, уже знал, какие политические дивиденды дают достижения в космосе.

Был сформирован пакет проектов. Первый проект получил шифр «Е-1» (попадание в поверхность Луны), второй — «Е-2» (облет Луны и фотографирование ее обратной стороны), третий — «Е-3» (предполагал доставку на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда).

Предложение о ядерном взрыве на Луне поступило из академических кругов. Его автором был советский физик-ядерщик академик Яков Зельдович. Ученый рассуждал следующим образом. Сама по себе космическая станция очень мала, и ее падение на лунную поверхность не сможет зафиксировать ни один земной астроном.

Даже если начинить станцию мощной взрывчаткой (как предлагали Годдард и фон Гефт), увидеть такой взрыв с Земли будет довольно проблематично. А вот если в условленный час взорвать на лунной поверхности атомную бомбу, то это увидит весь мир и ни у кого не возникнет больше вопроса, попала советская станция на Луну или нет.

Проект «Е-3» был детально проработан, а в бюро Королева даже изготовили макет станции. Ее габариты и вес были заданы ядерщиками, которые исходили из параметров существовавших тогда атомных головных частей. Контейнер с зарядом, словно морская мина, был утыкан штырями взрывателей, чтобы гарантировать взрыв при любой ориентации станции в момент прилунения.