Работа над кораблем требовала широкой кооперации с привлечением смежников, ведь для пилотируемого космического полета нужно было сконструировать и систему жизнеобеспечения, и систему голосовой связи, и телевизионный комплекс, и пульт ручного управления, и посадочные парашюты, и многое другое. Инициативы одного бюро тут явно недоставало – необходимо было получить правительственное постановление. Поэтому для Королёва на новом этапе стало важно, чтобы его поддержали не только соратники по Совету главных конструкторов и члены Академии наук, но и военные, от которых напрямую зависело финансирование перспективных проектов.

Тут Сергей Павлович проявил политическую гибкость – в начале 1959 года он предложил унифицировать системы пилотируемого корабля и спутника-фоторазведчика. На спутнике предлагалось установить сложное и дорогое оборудование, которое должно использоваться многократно. Напрашивался вариант – разместить его в спускаемом аппарате вместо пилота и возвращать на Землю вместе с отснятыми пленками. Разумеется, это требовало полной автоматизации корабля, что Королёва вполне устраивало: в первых пилотируемых полетах он хотел свести влияние человеческого фактора к минимуму. Фоторазведчик был принят в разработку под названием «Восток-2». Во избежание путаницы позднее его переименовали в «Зенит-2».

Тем не менее военные требовали, чтобы работа над фоторазведчиком была приоритетной. В проекте постановления правительства, который обсуждался в феврале 1959 года, фигурировал только этот космический аппарат. Тогда Королёв через Мстислава Келдыша добился включения в текст постановления фразы о пилотируемом корабле-спутнике.

Получается, что космический корабль появился раньше, чем решение правительства по нему. Первые комплекты чертежей были переданы в цеха Опытного завода в Подлипках-Калининграде в начале весны 1959-го, тогда же началось изготовление корпусов, а Постановление ЦК КПСС и Совета министров № 569-264сс «О создании объектов „Восток“ для осуществления полета человека в космос и других целей» вышло только 22 мая 1959 года.

Константин Петрович Феоктистов вспоминал (цитирую по его книге «Траектория жизни: между вчера и завтра», 2000):

«Нам хотелось не только создать космический корабль, но и сделать это первыми! ‹…› Конечно, и технологическая, и производственная, и приборная база у нас была значительно слабее [чем у американцев]. Поэтому время для нас было важнейшим фактором. Это был вопрос самоутверждения. Несмотря ни на что, мы могли стать лидерами, хотя бы в космической технике.

Ни тогда, ни позже не читал (не знаю, к своему стыду, других языков) западную прессу и не знаю, чем они объясняли наш выход вперед. Для меня это дело ясное. Причина в том, что мы уважали соперников и легко могли представить себе, что американцы могут оказаться впереди. Гнали себя вперед изо всех сил. И посмотрите, какие сроки: идеи решения – в апреле 1958 года, принципиальные решения (отчет-обоснование) – в августе 1958 года, решение о начале работ над проектом – в ноябре 1958 года, первые чертежи корпуса пошли на завод в марте 1959 года, исходные данные на разработку бортовых систем (предварительные были выданы еще раньше) – в мае 1959 года, изготовление первого (наземного) образца корабля для комплексной наземной отработки бортовых систем на заводе – в декабре 1959 года!

В целях сокращения сроков всегда хочется, чтобы проектанты работали сразу вместе с конструкторами. Однако практически это невозможно: никогда не получится проекта. Хотя, разумеется, некоторые вопросы мы согласовываем заранее. Конечно, последовательная, поэтапная работа – единственно правильный подход. Но в работе над „Востоком“ этот принцип, как правило, нарушали. Скажем, исходные данные для конструкторов на корпус корабля выпустили еще в марте 1959 года, до завершения общей компоновки. Конструкторы, естественно, роптали и с тревогой следили за нашей работой: ведь по их разработке завод сразу же приступил к производству заготовок для корпусов. ‹…› Они наблюдали это непрерывное „новгородское вече“, размахивание руками, споры и вопли победителей или жертв: проект был явно еще не окончен. На том этапе только так и могло быть. ‹…›

Тогда же в работу включились и другие организации, для корабля начали создавать, изготовлять и поставлять оборудование. Несколько десятков заводов и конструкторских бюро включились в процесс.

Дело было для всех новое, малознакомое. Связи иногда приходилось налаживать всякими способами, чаще за счет использования личных знакомств – времени на официальную переписку терять не хотелось».

Космический корабль «Восток» был именно спутником, то есть в принципе не мог менять высоту и наклонение орбиты. Ее параметры задавались запуском ракеты и радиоуправлением на этапе выведения. Поэтому все эволюции сводились к одному, но очень важному маневру – торможению в космосе и снижению в атмосфере. Для осуществления этого маневра в приборном отсеке размещалась тормозная двигательная установка, которая должна была сработать безотказно.

Работу над проектом тормозной установки ТДУ-1 (С5.4. 0000-0) возглавил Алексей Михайлович Исаев – ветеран ракетного дела и главный конструктор ОКБ-2. Всего лишь через семь месяцев после выдачи технического задания, 27 сентября 1959 года, был проведен первый «прожиг» ТДУ-1 на стенде. Однокамерная установка работала на самовоспламеняющемся топливе и была основана на простых физических принципах. За счет этого в истории не было случая, чтобы она подвела.

Сергей Павлович Королёв требовал многократно продублировать все системы «Востока» для гарантии безопасности пилота, но вторая ТДУ-1 никак не вписывалась в компоновку. Поэтому главный конструктор распорядился, чтобы баллистики из расчетного бюро подбирали орбиту, которая в случае отказа тормозной установки обеспечивала бы сход корабля за счет естественного торможения в высших слоях атмосферы в течение пяти-семи дней после запуска.

Создание системы управления корабля, получившей неофициальное название «Чайка», Королёв возложил на своего заместителя Бориса Евсеевича Чертока. Конструирование системы ориентации, являвшейся частью комплекса управления, возглавил Борис Викторович Раушенбах.

Чтобы торможение корабля на орбите не обернулось ускорением, он должен быть правильно ориентирован в пространстве. Для этого на «Востоке» реализовали две схемы ориентации. Автоматическая ориентация запускалась либо по команде с Земли, либо бортовым программно-временным устройством «Гранит-5В» (в случае отказа устройства – пилотом).

Для надежности схема автоматической ориентации содержала два независимых контура управления: основной и резервный. Основной контур должен был обеспечить трехосную ориентацию с помощью инфракрасной вертикали (ИКВ). Ее придумали и создали в Центральном конструкторском бюро «Геофизика» для научных спутников. Прибор различал границу между «теплой» Землей по всей ее окружности и «холодным» космосом. Инфракрасная вертикаль считалась надежной, поскольку с успехом прошла натурные испытания на геофизических ракетах «Р-5А» в августе-сентябре 1958 года. Резервный контур, предложенный Борисом Раушенбахом, был куда проще. Известно, что корабль летит по направлению вращения Земли – с запада на восток. Соответственно для торможения ему необходимо повернуться двигателем к Солнцу, которое является прекрасным ориентиром. Посему возникла идея разместить на корабле солнечный датчик из трех фотоэлементов (прибор «Гриф»). Главным недостатком такой системы (по сравнению с основной) было только то, что она не могла ориентировать корабль без Солнца, то есть в «тени» Земли.