Несмотря на все усилия, довести «ОР-2» до «кондиции» не получалось и, чтобы не откладывать дальнейшие испытания, было решено временно поставить на ракетоплан двухцилиндровый мотор «Скорпион». Однако его мощности не хватало для самостоятельного взлета, и приходилось использовать разгоночный резиновый амортизатор. Полеты выполнял сам Сергей Королёв.

Валентина Васильевна Иванова вспоминала, как весной 1933 года вместе с Королёвым и членами 4-й бригады ездила по воскресеньям на Тушинскую планерную станцию, где проходили испытания «БИЧ-11». Ехали обычно на грузовой машине, которую вела Евдокия Николаевна Кожемякина. По мерзлому полю, напрягая все силы, «гирдовцы» целый день таскали амортизатор планера. И когда аппарат наконец-то отрывался от земли, это становилось большой радостью для всех. После каждого полета Сергей Королёв писал подробный доклад с изложением выявленных недостатков и предложениями по их устранению.

Летом 1933 года испытания «БИЧ-11» проводились на аэродроме у станции Трикотажная. Одно из них в безмоторном полете едва не закончилось катастрофой. Машина оторвалась от земли лишь при третьей попытке и на большой скорости ударилась о землю. В своем «Донесении летчика № 10» от 26 июля 1933 года Королёв написал, что «продавлено сиденье и спинка». Как оказалось, были перепутаны тяги управления элеронами и рулем высоты. Виновников установили сразу, после чего последовал «разнос» с такими определениями, как «лопух», «растяпа», «уволю», «выгоню». Но вопреки всем угрозам, дело ограничилось строгим выговором, и оба механика продолжали работать, выполняя свои обязанности. Впоследствии Сергей Павлович неоднократно использовал этот прием: устраивал нагоняй нерадивым сотрудникам, но все равно оставлял на работе, полагая, что морального воздействия более чем достаточно.

Не меньшие трудности испытывала в то время и 2-я бригада, возглавляемая Михаилом Тихонравовым. Главной темой в планах бригады стала разработка ракеты «09» – «ракеты-снаряда под данные, соответствующие по дальности и весу полезного груза снаряду 122-мм гаубицы, с двигателем, работающим на жидком кислороде и твердом бензине». Проект ракеты был готов к началу 1933 года; первые огневые испытания ее двигателя состоялись 31 мая.

Конструктивная простота ракеты достигалась необычным решением: ее горючее (твердый бензин, представлявший собой вязкую массу) заранее помещали в камеру сгорания двигателя. Он намазывался толстым слоем внутри камеры и удерживался у ее стенок металлической решеткой. Так удалось обойти сложнейшую проблему охлаждения двигателя. Еще одно упрощение состояло в том, что на ракете решили не устанавливать специальную систему подачи топлива: жидкий кислород выдавливался из бака в камеру двигателя под давлением собственных паров.

В документах ракета получила официальное обозначение «ГИРД Р-1», но поскольку в истории есть ряд других ракет «Р-1», то к этой первой ракете привилось название «ГИРД-09», или просто «ракета 09», поскольку сами гирдовцы всегда называли ее «девяткой».

«09» не был проектом в обычном смысле этого слова, а скорее представлял собой программу исследований. Здесь были воплощены в жизнь многие идеи, которые никто не проверял практикой, поэтому некоторые узлы ракеты проектировались в нескольких вариантах, а рациональность решений определялась в процессе отработки. Большие трудности возникли при огневых испытаниях: топливо не воспламенялось, струи кислорода размывали бензин и прожигали стенки камеры сгорания, заряд сгущенного бензина выбрасывался из камеры, прогорало сопло, в камере происходили взрывы.

К началу августа «гирдовцы» провели двадцать три огневых испытания, и двигательная установка «09» достигла такого совершенства, что ее можно было установить на ракету для летных испытаний. Параллельно с огневыми испытаниями в аэродинамической трубе Московского авиационного института (МАИ) проводились продувки корпуса ракеты без стабилизатора и со стабилизатором различной формы, позволявшие сделать более совершенной внешнюю компоновку ракеты.

17 августа 1933 года «гирдовцы» во главе с Королёвым привезли ракету на полигон в районе поселка Нахабино. Ракета была установлена в пусковой станок с четырехметровыми направляющими, заряжена бензином и заправлена жидким кислородом. Подготовку к пуску осуществляла производственная бригада под руководством Евгения Марковича Матысика. Старт прошел успешно. Через несколько секунд ракета поднялась на высоту около 400 м, где вдруг резко наклонилась и по пологой траектории свалилась в лес – там ее вскоре нашли врезавшейся в землю и разломившейся на две части. Весь полет занял 18 секунд. Ракета не достигла расчетной высоты. Из фланцевого стыка, соединяющего камеру сгорания с ее дном, выбило прокладку. В появившийся зазор стали истекать газы, создавая опрокидывающий момент. Дефект был несложным и не уменьшил ликования «гирдовцев» по поводу большой технической победы.

«Первая советская ракета на жидком топливе пущена! День 17 августа, несомненно, является знаменательным днем в жизни ГИРД, и начиная с этого момента советские ракеты должны летать над Союзом Республик», – писал вскоре Сергей Королёв в стенгазете ГИРД.

На следующий день после пуска «девятки» Королёв отправился в Управление военных изобретений (УВИ) и Центральный совет Осоавиахима, чтобы сообщить об успешном испытании, а сотрудники 2-й бригады подготовили протокол № 43, в котором подробно изложили его результаты. Поздним вечером 20 августа состоялась и встреча с Михаилом Тухачевским. Когда молодой конструктор вошел в кабинет, военачальник вышел из-за стола, поздоровался и извинился за то, что не смог присутствовать 17 августа на полигоне. Усадив посетителя в кресло, стал задавать вопросы. Его интересовало всё: конструкция ракеты, работа двигателя, а главное – перспективы развития ракетной техники. Интересовался он также кадрами и условиями труда. Получив ответы, Тухачевский пожелал ракетчикам новых успехов и пообещал в скором времени посетить Нахабинский полигон.

Не упуская случая, 22 августа 1933 года Сергей Королёв направил в ЦС Осоавиахима докладную записку «О положении экспериментальной работы по ракетам», в которой отмечал: