Устроившись в Алчевске, Ксения Максимилиановна сразу написала Сергею Павловичу письмо, в котором описывала уклад своей жизни и приглашала в гости. В Алчевск Сергей приезжал четыре раза, а в начале августа 1931 года Ксению командировали в Москву. На следующий же день после приезда девушки пара отправилась в простенький районный загс на Сретенском бульваре. Сколько времени Королёв ждал этого момента! А вскоре, завершив практику, Ксения Максимилиановна приняла приглашение работать хирургом в Боткинской больнице и окончательно переехала в Москву.

Сергей Королёв с женой Ксенией Максимилиановной Винцентини в Севастополе, 1932 год.

В августе 1931 года Опытное Конструкторское Бюро (ОКБ), где работал Королёв, и завод № 39 были объединены с ЦАГИ. Задач у Сергея все прибавлялось. Идеи Циолковского о реактивном движении завоевали сердце молодого конструктора. Однажды Сергей явился домой с тремя своими товарищами, с порога сообщив, что обедать они не будут, так как у них «серьезное дело». Мария Николаевна не выдержала и принесла им еду. Тогда она и познакомилась с будущими основателями ГИРД – Группы изучения реактивного движения: Ф. А. Цандером, М. К. Тихонравовым и Ю. А. Победоносцевым.

С Цандером Сергей Павлович познакомился в 1931 году и сразу проникся глубоким уважением к этому человеку. В свое время на Фридриха Артуровича, как и на Королёва, произвели сильное впечатление работы Циолковского. Они доказывали, что преодолеть земное тяготение все-таки можно. И тогда Цандера полностью захватила идея межпланетных полетов. На Первой мировой выставке моделей межпланетных аппаратов и механизмов в 1927 году Ф. А. Цандер представил модель крылатой ракеты и сам дал к ней пояснения. Эта выставка способствовала популяризации идей Циолковского. В дальнейшем именно Цандер будет самым преданным работником ГИРД – иногда конструктор задерживался на работе так долго, что, будучи погруженным в дело, не замечал наступления нового рабочего дня. Узнав об этом, Королёв ввел правило: уходящий последним забирает Ф. А. Цандера с собой. Фридрих Артурович свято верил в идею ГИРД – осуществимость межпланетных полетов. Своих детей он назвал Астрой и Меркурием.

У самолета СК-4 после аварии. С. П. Королёв справа. 20 декабря 1931 года.

Цандера было решено поставить во главе ГИРД, а Королёва назначили председателем технического совета. Для размещения производственной и экспериментальной базы требовалось помещение, и вскоре оно нашлось: подвал трехэтажного дома на углу Садово-Спасской улицы. Нужны были кадры энтузиастов, готовых работать не за вознаграждение, а во имя идеи. Такие люди нашлись, нашлось и необходимое оборудование. На то, чтобы разобрать темный, сырой подвал с земляным полом ушло около шести дней. Гирдовцы провели электричество, настелили в «кабинетах» полы, поставили перегородки для разделения служб и конструкторских бригад, установили печи-голландки, добыли необходимые станки, верстаки и другое оборудование. Трудно поверить, что ракетное будущее нашей страны зародилось в таком месте.

В итоге в подвале ГИРД появились испытательные стенды, слесарно-медницкий цех и наковальня, участки сборки ракет. Были комнаты общественных организаций, инженерно-технических работников, техническая библиотека, кабинет начальника группы, буфет, в котором работники наскоро завтракали и ужинали стаканом молока или сметаны. Как только все было готово, работа закипела – гирдовцы трудились на своих местах допоздна, а иногда задерживались и до самого утра, готовя рабочие чертежи изделий новой тогда ракетной техники. Не зря они сами в шутку расшифровывали название ГИРД как «Группа инженеров, работающих даром». Сбылась мечта Сергея Павловича: он работал на предприятии, назначением которого было осуществление ракетного полета.

С августа 1932 г. московская Группа изучения реактивного движения стала финансироваться Управлением военных изобретений. Вышел приказ, в соответствии с которым ГИРД из сугубо общественной группы преобразовали в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию. Начальником ее назначили Сергея Павловича Королёва. Теперь можно было увеличивать штат оплачиваемых сотрудников, но в то время вся страна испытывала громадные трудности, и денег все равно не хватало. Гирдовцам иногда даже не выдавали продовольственные карточки – работники госаппарата скептически оценивали их деятельность и заявляли, что «бездельников» никто кормить не будет. Но благодаря настойчивости Сергея Павловича продовольственный вопрос тоже был улажен.

Разными путями приходили в ГИРД молодые сотрудники, полные сил и желания трудиться. На предприятии работали четыре бригады. Каждая из них владела своим помещением со столами, стульями, чертежными досками. Дневного света не было, так как подвальные окна были закрыты фанерой и закрашены краской. В тесноте и холоде регулярно выпускалась стенная газета, отражавшая основные события жизни коллектива. На подвальные неудобства никто не обращал внимания – все были увлечены делом. Тем временем по всему Советскому Союзу стали возникать аналогичные группы изучения реактивного движения.

А в ГИРД продолжались исследования. В третьей бригаде, которую возглавлял Ю. А. Победоносцев, решался вопрос: как же разогнать двигатель до большой скорости? Испытания проводились так: вмонтированный в артиллерийский снаряд миниатюрный воздушно-реактивный двигатель развивал дополнительную тягу, когда снаряд достигал большой скорости. Таким образом испытателям удавалось достичь максимальной из возможных скоростей снаряда. Использование фосфора в конструкции таких двигателей повлекло за собой немало неприятных происшествий. Бывало, остатки фосфора прожигали кому-нибудь одежду. Особенно запомнился гирдовцам случай с водителем Гудковым. Он привез вторую бригаду на полигон и вынужден был подождать Победоносцева на скамейке. Но только Гудков уселся, как с ужасом почувствовал: что-то жжет внизу. Подскочив, мужчина увидел, что на штанах дымятся десяток прожженных дырок. Испугавшись, он бросился бежать, ударяя руками по ягодицам и стараясь остановить тление одежды. Ситуация очень рассмешила стоявших неподалеку механиков, а когда он приблизился к ним, кто-то крикнул: «Теперь ты по себе знаешь, что такое реактивный двигатель: не хочешь, а летишь!»

Тем не менее во время испытаний новой техники в ГИРД настоящих несчастных случаев, а тем более жертв не было. Это была, безусловно, заслуга Королёва: он не терпел любой небрежности в работе и часто повторял крылатую фразу авиаторов: «С техникой надо обращаться на вы». И обязательно добавлял: «Но смело». Он всегда считал, что рисковать нужно только при необходимости, ведь безопасность – прежде всего. Сергей Павлович старался лично участвовать в важнейших испытаниях, проводимых гирдовцами. И постепенно экспериментальные данные по разработке некоторых типов двигателей начали обогащать теорию. Тем временем четвертая бригада, которую опекал лично Сергей Павлович, готовилась установить ракетный двигатель на планер БИЧ-11. Работники часто ездили на аэродром в Трикотажную и тянули амортизаторы, а Сергей Павлович взлетал, испытывая планер. Однажды во время таких испытаний Королёва выбросило из кабины, но, к счастью, все обошлось.