Головная часть ракеты «Р-2А» представляла собой герметичный отсек, в который помещались две подопытные собаки. При этом животные, зафиксированные с помощью индивидуальной одежды на специальных лотках, не катапультировались, а возвращались вместе с головной частью. Кроме собак, в экспериментах участвовали белые крысы и мыши, которых парами (самца и самку) помещали в проволочную клетку без какой-либо фиксации в пространстве.

Первый запуск новой ракеты состоялся 16 мая 1957 года. На борту находились собаки Рыжая и Дамка. Старт, полет и приземление прошли исключительно успешно. Во второй исследовательский полет 24 мая отправились Рыжая и Джойна, но с высоты вернулись их бездыханные тела – в ходе полета произошла разгерметизация отсека. Дефект конструкции выявили и оперативно устранили, после чего состоялось еще три успешных запуска: 25 августа (собаки Белка и Модница), 31 августа (Белка и Дамка), 6 сентября (Белка и Модница).

Кратковременные полеты на высоту 200 км позволили убедиться в надежности герметичной возвращаемой кабины, которая вполне могла послужить прототипом спускаемого аппарата пилотируемого космического корабля. Однако в 1957 году советские ракетчики еще не были готовы к запуску живого существа на орбиту. Решение созрело спонтанно. Вдохновленный резонансом, который вызвал на Западе первый искусственный спутник, советский лидер Никита Хрущёв вызвал к себе руководителей научной части ракетной программы, в том числе Сергея Королёва, и предложил подготовить к 7 ноября, к празднику 40-летия Великой Октябрьской революции и Советской власти, какой-нибудь необычный космический «подарок». Повторять запуск шарика с антеннами не имело смысла, и тогда возникла идея отправить на орбиту одну из подопытных собак Владимира Яздовского. Все понимали, что поскольку системы сведения с орбиты не существует, собака обречена… но чего не сделаешь ради праздника?

12 октября в ОКБ-1 поступило правительственное задание подготовить запуск второго спутника. В распоряжении бюро находились прошедшая стендовые испытания облегченная ракета-носитель «Р-7» (8К71ПС) и дублирующий комплект «ПС». На базе этой «матчасти» можно было попытаться закрепить успех первого спутника.

Времени было в обрез, и «Спутник-2» создавался без проекта. Почти все детали изготавливались по эскизам, сборка шла не столько по документам, сколько по указаниям конструкторов и путем подгонки по месту. Одним из неожиданных, но вынужденных стало решение не отделять спутник от центрального блока «Р-7». Это позволило заметно упростить конструкцию, используя для передачи телеметрических данных системы, которые уже стояли на носителе. Появилась также возможность разместить на корпусе ракеты аппаратуру для наблюдений в орбитальном полете излучения ультрафиолетовой и рентгеновской частей спектра Солнца, жизнедеятельности подопытного животного, вариаций космического излучения. Кроме того, был установлен временной механизм (электрочасы) и коммутационное устройство для включения научной и измерительной аппаратуры над территорией СССР и ее выключения при уходе за пределы страны. Таким образом, второй искусственный спутник представлял собой всю вторую ступень – центральный блок «А».

Герметичную кабину животного позаимствовали из программы высотных запусков «Р-2А». Она представляла собой закрепленный на силовой раме алюминиевый цилиндрический контейнер, снабженный съемной крышкой со смотровым люком. На крышке располагались герметические разъемы, служащие для ввода электрических проводов. Регенерация воздуха обеспечивалась применением специализированных соединений щелочных металлов, которые выделяли необходимый для дыхания животного кислород, поглощали углекислоту и избыток водяных паров. Регенерирующие вещества в виде пластин размещались в кожухах коробчатого сечения с двух сторон от подопытного животного. Поскольку в условиях невесомости конвекция отсутствует, была установлена система принудительной вентиляции. Корм и вода находились в металлическом резервуаре объемом три литра. Приспособление для фиксации животного в кабине – легкая тканевая одежда и фиксирующие металлические цепочки – ограничивало подвижность животного в кабине, но давало возможность стоять, сидеть и лежать. Движения животного регистрировалось специальным датчиком.

Из десятка собак, очень схожих между собой, для подготовки к полету выбрали трех: Лайку, Альбину и Муху. Альбина уже дважды летала на ракете «Р-1Е» и честно послужила науке. У нее появились щенята, и сердобольные ученые решили больше не пускать ее в полет, назначив дублером. После долгих обсуждений решено было отправить в полет Лайку – двухлетнюю дворнягу, ранее носившую кличку Кудрявка. У нее была гладкая белая шерстка с черными симметричными пятнами на полувисячих ушах, коротенький хвост, тонкие и стройные лапы. Сотрудники группы Яздовского прозвали ее Лайкой за привычку лаять требовательно и звонко. Муха была зачислена «технологической собакой» – на ней испытывали всю измерительную аппаратуру и оборудование системы жизнеобеспечения.

Все три собаки были подвергнуты «щадящей» операции по выведению сонной артерии в кожный лоскут – там размещался датчик для измерения кровяного давления и пульса. Кроме того, к ребрам были подшиты датчики системы регистрации частоты дыхательных движений грудной клетки и снятия электрокардиограммы.

Послеоперационный период протекал у собак под неустанным наблюдением ветеринара Екатерины Андреевны Петровой. Она ежедневно перевязывала собак и проводила специальную «тренировку» выведенного лоскута с артерией.

Подготовка собак продолжалась и по прибытии в Тюра-Там, вплоть до момента старта. На несколько часов каждый день Лайку помещали в контейнер – она сидела спокойно и позволяла регистрировать показатели физиологических функций. Собака освоилась с кормушкой, которая напоминала собой пулеметную ленту, составленную из маленьких коробочек-корытец с желеобразной высококалорийной пищей. В каждом корытце содержалась суточная норма питания. Полный запас пищи был рассчитан на двадцать суток.

Чтобы проверить всю систему в сборе, Муху посадили в оборудованную кабину на трое суток. По окончании этого ответственного эксперимента оказалось, что Муха ни разу не прикоснулась к пищевому желе и фактически умирала от голода и жажды. Странное поведение собаки, которая на «отлично» прошла аналогичный экзамен в Москве, поставило ученых в тупик. И тогда кто-то из испытателей предложил положить в кормушку «для запаха» подкопченную колбаску. Самое интересное, что этот простой рецепт был взят на заметку диетологами, и позднее собаки летали в космос с едой, «сдобренной» запахом колбаски.

19 октября ракета «Р-7» была отправлена на полигон. Перед самым вывозом ракеты со спутником на старт специалисты с ужасом обнаружили, что электрочасы, которые должны были по ходу орбитального полета периодически выключать бортовые приборы, отключали от источников тока и себя, после чего все системы «умирали». Вывоз ракеты задержали, схему перепаяли и перепроверили.

Утром 31 октября 1957 года Лайку подготовили к посадке в спутник, провели гигиеническую обработку кожи разбавленным спиртом в местах выхода проводников от датчиков. В середине дня ее разместили в контейнере, а около часа ночи он был поднят на вертикально стоящую ракету. Сотрудники медицинской службы ни на одну минуту не отходили от Лайки. Стояла осенняя холодная погода, и пришлось подтянуть к контейнеру шланг с теплым воздухом от наземного кондиционера.