Пришла пора получать официальное образование. В те годы заканчивающих среднее учебное заведение было принято обучать рабочей профессии. В 1922 г., после сдачи экстерном всех экзаменов, Сергей поступил в предвыпускной класс Первой одесской стройпрофшколы. Но его стихия — авиация. В 1923 г. в Украине было организовано Общество авиации и воздухоплавания Украины и Крыма (ОАВУК). Мальчик сразу же стал его членом, закончил сначала курсы пропагандистов авиации, а затем — теории и практики проектирования летательных аппаратов. Знания по планеризму Сергей черпал в основном из книг на немецком языке, которым он владел свободно (не без помощи отчима), и прочитал их десятка три. В июле 1924 года президиум Одесского отделения ОАВУК утвердил проект планера семнадцатилетнего конструктора — технические расчеты, двенадцать листов чертежей и пояснительную записку. В августе проект безмоторного самолета К-5 был признан годным для постройки и переслан в Центральную спортивную секцию в Харьков. Параллельно Сергей заканчивает стройпрофшколу. 16 августа 1924 г. получает свидетельство о среднем образовании, в котором значится, что Сергей Королев «сдал зачеты по политграмоте, русскому, украинскому и немецкому языкам, математике, сопромату, физике, гигиене труда, истории культуры, черчению, практическим работам в мас терских» и, кроме того, получил специальность каменщика и черепичника.
С осени 1924 года Сергей Королев — студент механического факультета Киевского политехнического института. Институт привлек Королева своим замечательным профессорско-преподавательским составом, тем, что в его стенах учился Игорь Сикорский, один из пионеров отечественного самолетостроения, наличием планерного кружка, а факультет — предполагаемой подготовкой авиационных инженеров. Для тех, кто не засвидетельствовал свое пролетарское происхождение, обучение было платным. Почти все студенты подрабатывали, где могли, благо лекции в институте начинались с 16 часов. «Встаю рано, — писал Сергей матери, — часов в пять. Бегу в редакцию, забираю газеты, а потом — на Соломенку, разношу. Так вот и зарабатываю восемь карбованцев».
В конце лета 1926 г. ректор КПИ В. Бобров сообщил студентам, что все его попытки открыть при механическом факультете авиационное отделение потерпели неудачу. И посоветовал тем, кто твердо решил получить авиационное техническое образование, перевестись в Москву — в Высшее техническое училище или в Военно-воздушную академию. С. Королев не колебался: аэромеханический факультет МВТУ им. Баумана (позднее этот факультет выделился в самостоятельный авиаинститут), специальность — самолетостроение.
В 1930 г. С. Королев заканючил МВТУ. Его дипломной работой стал проект легкого двухместного самолета собственной конструкции, научное руководство осуществлял Андрей Николаевич Туполев. После защиты диплома проект Королева — СК-4 — перешел в производственную стадию. Сергей дневал и ночевал в цехе вплоть до завершения работ. За штурвал СК-4 в первом полете сел летчик-испытатель Дмитрий Александрович Кошиц, пассажиром был сам конструктор — Сергей Королев. Испытание прошло успешно, только при посадке было повреждено шасси.
Годы учебы в МВТУ Сергей Королев совмещал с работой на заводах авиационной промышленности. Начав техником, он стал затем инженером-конструктором, испытателем первых образцов новых самолетов. Параллельно, в период 1928–1930 гг., он оканчивает школы летчиков-планеристов, пилотов-парителей, получив одно из первых в СССР свидетельств за № 12 пилота-парителя, а также Московскую школу летчиков.
Еще в 1929 г. на летном поле Всесоюзных состязаний в Коктебеле был испытан планер конструкции Сергея Королева и Сергея Люшина, названный ими «Коктебель». Пробный полет на планере совершил Константин Арцеулов, знаменитый ас, первым в России выполнивший на самолете преднамеренный штопор. Мало кто знает, что К. Арцеулов — внук замечательного художника-мариниста И. Айвазовского. Мать Кости, Жанна Ивановна, четвертая дочь художника, мечтала, чтобы сын пошел по стопам деда. Константин же стал и художником, и летчиком. Шесть тысяч часов провел в небе, испытывал первые военные истребители. И первые портреты легендарных летчиков — Михаила Водопьянова, Валерия Чкалова — принадлежали кисти художника Арцеулова.
И все же: почему планеры? Да потому, что на заре воздухоплавания конструкторы пытались строить летательные аппараты, основанные на принципах парения птицы. Развитие авиации шло через планеризм.
В октябре 1930 г. С. Королев выступил с новым планером СК-3, названным им «Красная звезда». Конструктор сам готовился к рекордному полету, но его свалил тиф. Полет совершил начальник летной части соревнований, известный летчик-испытатель Василий Степанченок. Во время полета в ста метрах от земли планер стремительно взмыл вверх и описал петлю Нестерова. Затем набрал высоту и повторил ее дважды. Во всем мире еще не летал в небе такой безмоторный самолет, на котором оказалось возможным выполнить «мертвую петлю». Но С. Королев не знал об этом. Тиф вызвал осложнения, потребовалась трепанация черепа.
С января 1931 г. жестокий приговор врачей — инвалидность. Мучительные головные боли. Но Сергей, не теряя времени, берется за изучение работы «Реактивный аэроплан» К. Циолковского, с идеями которого был знаком еще в студенческие годы. Вернувшись после болезни в авиапромышленность, С. Королев пополняет также число энтузиастов кружка Осоавиахима (Общество содействия обороне и авиационно-химическому строительству). Члены кружка были увлечены идеями создания ракетной техники и мечтали о полетах на другие планеты.
5 октября 1931 г. на аэродроме все того же Осоавиахима состоялась встреча С. Королева с Ф. Цандером. Фридрих Артурович, один из первых изобретателей реактивных двигателей, загорелся предложением Королева переделать бесхвостый планер БИЧ-8 в ракетоплан.
Это теперь каждый школьник знает, что за короткими словами «Як», «Ил», «Ан», «Ту», стоят фамилии прославленных генеральных конструкторов Яковлева, Ильюшина, Антонова, Туполева. А тогда… От планера к самолету, от самолета к космическому кораблю — так шло развитие авиации и космонавтики. Планеры Б. Черановского, удивлявшие всех необычностью конструкции и летными качествами, пилоты ласково называли «бесхвостиками». Но тогда никто из них не мог предположить, что этот «бесхвостик» станет прообразом космических кораблей! «Мы, молодые конструкторы (что греха таить), как к чудачеству относились к работе Сергея Павловича с ракетными двигателями, — признавался позже авиаконструктор, академик Олег Константинович Антонрв. — Нам, планеристам, которые мечтали об очень маленьких, очень экономичных двигателях для наших аппаратов, казалось чудовищным ставить на планер прожорливый реактивный двигатель, который был в состоянии работать всего секунды.
Разве могли мы тогда предвидеть, во что эти работы выльются через десятилетия?!».
Между тем С. Королев вплотную подошел к убеждению, что винтомоторная авиация исчерпала себя. Он поддерживал идею К. Циолковского: «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных, или аэропланов стратосферы».
Авиация нуждалась в реактивных двигателях. Поэтому в 1931 г. в Москве и Ленинграде создаются Группы изучения ракетного движения (ГИРД) при Осоавиахиме. В эти группы входили пионеры отечественного ракетостроения и космонавтики — Ф. Цандер, М. Тихонравов, Ю. Победоносцев и др. Все работали на общественных началах, называя себя в шутку «группой инженеров, работающих даром». Увлеченный перспективами летательных аппаратов ракетного типа, С. Королев с такой энергией подключается к работе «бесплатников», что в июле 1932 г. его назначают начальником ГИРДа (в 25 лет!), правда, тоже на общественных началах. Основным местом работы Королева продолжал оставаться ЦАГИ — Центральный аэрогидродинамический институт им. Н. Е. Жуковского.
С этого времени раскрывается огромный организаторский талант С. Королева. ГИРДу предоставляют помещение — заброшенный подвал на Садово-Спасской ул., № 19 (на здании теперь мемориальная доска), и гирдовцы в кратчайший срок приводят его в порядок, на площади всего 650 м 2размещают 26 подразделений — проектные, производственные, испытательные (в том числе механический, слесарно-сборочный, сварочный цехи, стендовый и монтажный залы). С. Королев добивается финансирования проводимых исследований и разработок, а с августа 1932 г. — дополнительной поддержки Управления военных изобретений РККА (Рабоче-Крестьянской Красной Армии). Но сложности оставались. Об условиях работы ГИРДа позволяет судить сохранившаяся объяснительная записка С. Королева в финансовое управление РККА по поводу внеплановых приобретений: «Покупка пишущей машинки у частного лица была проведена с разрешения начальника Авиапрома. Покупка трансформатора (600 руб.), парового котла (2000 руб.) и воздушного компрессора была произведена потому, что на территории ГИРДа не было промышленной энергии. Мастерские работали от осветительной энергии, что недопустимо. ГИРД работает в подвале без какого бы то ни было отопления. При дровяных и электрических печах температура опускалась до 0°С». Вот в таких условиях, на энтузиазме, с человеческими потерями (в 1933 г. умирает Ф. Цандер) были созданы и запущены первые советские ракеты на гибридном («ГИРД-09», август 1933 г.) и жидком («ГИРД-10» ноябрь 1933 г.) топливе. Для расширения исследований, конечно же, усилий одной лаборатории было явно недостаточно. 21 сентября 1933 г. в Москве на базе МосГИРДа и Газодинамической лаборатории (ГДЛ) был сформирован Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). С. Королев назначен заместителем начальника РНИИ, начальником — И. Клейменов, руководитель ГДЛ. Позже в стенах института С. Королев возглавлял отдел крылатых ракет, а с 1937 г. стал начальником группы ракетных аппаратов.
