Новой самостоятельной разработкой ОКБ-154, руководимого С.А. Косбергом, стал кислородно-керосиновый двигатель РД-0109 для третьей ступени более совершенной ракеты «Восток». Посредством этой ракеты был осуществлён запуск в космическое пространство первого космонавта Земли Ю.А. Гагарина. С.А. Косберг был удостоен звания Героя Социалистического Труда (17 июня 1961 года). ЖРД, разработанными под его руководством, стали РД-0202 и РД-0205 для первой и второй ступеней боевой ракеты УР-200. Вскоре на их основе были разработаны двигатели РД-0210 и РД-0211 для второй ступени и РД-0212 для третьей ступени РН «Протон-К».

С.А. Косберг преждевременно ушёл из жизни 3 января 1965 года, через сутки после страшной автомобильной катастрофы на обледеневшем шоссе.

Но вернёмся к третьей ступени УР-500К. Третья ступень ракеты состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Двигательная установка третьей ступени РД-0212 — ЖРД конструкции С.А. Косберга. Разделение второй ступени происходит за счёт тяги рулевого ЖРД третьей ступени, запускаемого до выключения маршевых ЖРД второй ступени, и торможения отделяемой части второй ступени имеющимися на ней шестью твердотопливными двигателями. Отделение полезного груза осуществляется после выключения рулевого двигателя РД-0214. При этом третья ступень тормозится четырьмя твердотопливными двигателями.

Для выведения полезной нагрузки на высокие, геостационарные и отлётные орбиты используется дополнительная ступень, называемая разгонным блоком. Разгонные блоки позволяют проводить многократные включения своих двигательных установок. Первые разгонные блоки, применяемые на РН «Протон-К», были созданы на базе ракетного блока «Д» пятой ступени носителя Н-1. Разработка этого блока велась в ОКБ-1 (РКК «Энергия» им. С.П. Королёва). В составе РН «Протон» использовались также модифицированные разгонные блоки моделей ДМ-2 и ДМ-2М производства РКК «Энергия».

Ранее, в IV квартале 1971 года, были выпущены технические предложения по разгонному блоку (ЯРБ) с атомным двигателем схемы «А» с тягой около 3,6 тонны-силы. Работы над названным разгонным блоком были прекращены прежде всего из-за сложности обеспечения радиационной безопасности, а также ввиду договора с США, запрещавшего использование на космических объектах ядерных реакторов.

«Протон-К» с разгонным блоком «Д» регулярно использовался для запуска различных научных, военных и гражданских космических аппаратов. Трёхступенчатый «Протон-К» использовался для выведения полезной нагрузки на низкие орбиты, четырёхступенчатый — для выведения космических аппаратов на высокоэнергетические орбиты. В зависимости от модификации ракета была способна вывести до 21 тонны полезной нагрузки на орбиту высотой 200 километров и до 2,6 тонны на геостационарную орбиту (ГСО). В настоящее время производство «Протона-К» прекращено. Последняя РН этой серии была выпущена в конце 2000-х годов и хранилась в арсенале. Её пуск был произведён 30 марта 2012 года для вывода на орбиту последнего спутника серии УС-КМО с помощью последнего РБ версии ДМ-2.

Выпуск, эксплуатацию и совершенствование ракет УР-500К с самого начала осуществляло КБ «Салют» ГКНПЦ им. М.В. Хруничева.

С 2001 года в ГКНПЦ им. М.В. Хруничева выпускается более современная модификация ракеты — 8К82КМ «Протон-М». Новый вариант РН «Протон» отличается повышенной экологичностью, цифровой системой управления и новым разгонным блоком 14С43 «Бриз-М», что позволило заметно увеличить полезную нагрузку при выведении на геопереходную и геостационарную орбиты. Модифицированная версия позволяет устанавливать обтекатели больших размеров по сравнению с «Протон-К».

ГКНПЦ им. М.В. Хруничева разработал новый разгонный блок «Бриз-М». Создание блока «Бриз-М» — только один из этапов модернизации ракеты-носителя «Протон-К». В результате осуществления целого комплекса мероприятий в рамках этой модернизации ракета приобрела новый технический облик и более широкие возможности, получая при этом новое название — «Протон-М». 7 апреля 2001 года состоялся первый пуск модернизированной ракеты «Протон-М» с цифровой системой управления и новым разгонным блоком «Бриз-М». А 11 февраля 2009 года была выведена на геостационарную орбиту рекордная для ракет-носителей СССР/России полезная нагрузка весом около 3700 килограммов (спутники «Экспресс AM-44» и «Экспресс МД-1»).

В РН «Протон-М», в сравнении с «Протон-К», также был реализован ряд улучшений: на первой ступени применены форсированные до 112 процентов по тяге, более лёгкие двигатели РД-276 вместо РД-253, что позволило увеличить стартовую массу ракеты до 700 тонн за счёт дозаправки топлива в двигатели первой ступени.

Кроме того, в конструкции «сухих» отсеков на верхних ступенях применены композиционные материалы, а электропитание системы управления обеспечивается от литиево-ионных батарей массой в 2,3 раза меньшей, чем у используемых ранее кадмиево-никелевых аккумуляторов. Топливный отсек на третьей ступени изготовлен из алюминиевого сплава 1201, имеющего более высокие прочностные характеристики, чем у АМг6.

УР-500 «Протон», «Протон-К» и «Протон-М» на 1 января 2014 года совершили 393 старта, из них 346 успешных.

В мемуарах Н.С. Хрущёва «Воспоминания» есть запись:

«Сегодня 7 июля 1971 г., понедельник. Продолжаю воспоминания о ракетном оружии. Его создание приобрело бурный характер. Королёв, Янгель, Челомей… Все они работали над ракетами дальнего действия, большой грузоподъёмности и крупных зарядов. Создавалось несколько марок таких ракет. Другие талантливые конструкторы разрабатывали реактивное оружие против танков, зенитные ракеты и ракеты ближнего действия. Челомей же буквально засыпал нас новыми предложениями: глобальные ракеты, межконтинентальные ракеты, ракеты классов “корабль — земля” и “земля — корабль”. Он сумел сделать мобильную межконтинентальную ракету. Её мы приняли на вооружение взамен некоторых янгельских… Его (Челомея) предложения действительно оказались универсальными и к тому же наиболее выгодными и экономически, и в смысле мобилизационной боеготовности. Потом он же предложил тяжёлую ракету, которая поднимала в космос груза больше, чем ракета Королёва… Развивалась творческая конкуренция» [147].

Непонятно, правда, что такое «мобильная межконтинентальная ракета», то есть что имеет в виду Никита Сергеевич? Ведь первые передвижные (мобильные) боевые железнодорожные ракетные комплексы (БЖРК) с межконтинентальными ракетами РТ-23 появились лишь в конце 1980-х годов, а автомобильные «Тополя» ещё позднее, ни одна из этих систем не связана с именем Челомея. Возможно, под словом «мобильная» он имел в виду — универсальная, то есть с различными способами базирования — морским, воздушным, шахтовым… А может, ампулизированную и заправленную.

Одним из последних по времени проектом ракеты-носителя, разрабатываемых под руководством В.Н. Челомея, по всей видимости, был проект УР-530 — универсальной всеазимутальной сверхтяжёлой ракеты со стартовым весом порядка 1200 тонн для выведения на низкую околоземную орбиту тяжёлых спутников весом до 36 тонн. В качестве первой ступени на эту ракету вместо аналогов УР-100 должны были ставиться аналоги гораздо более мощной ракеты УР-100Н.

По согласованному с военными замыслу этот носитель должен был решать задачи, аналогичные решаемым американской программой «Спейс-Шаттл». Также эту ракету Владимир Николаевич предполагал использовать в качестве ракеты-носителя для своих любимых ракетопланов.