Сергей Королев, выпускник Московского высшего технического училища и Московской школы летчиков-планеристов, в начале карьеры занимался конструированием планеров. Первую славу ему принес планер «Красная Звезда» – 28 октября 1930 года пилот Василий Степанчонок сделал на нем три «мертвые петли» подряд. О выдающемся полете написали профильные издания: «Самолет», «Красная Звезда», «Физкультура и спорт».
Когда Королев начал обучение на инженера-конструктора, он не задумывался о космических полетах и ничего не слышал ни о Циолковском, ни о Цандере. Однако стремление летать выше и дальше, присущее всем авиаторам, побуждало его искать новые пути. В майском номере журнала «Самолет» за 1931 год была опубликована подборка материалов о первых удачных опытах с ракетными двигателями – этих сведений оказалось достаточно, чтобы молодой инженер обратил внимание на новые веяния. Заинтересовавшись темой, Королев начал перебирать конструктивные схемы планеров с целью найти ту, которая идеально подошла бы для размещения ракетного двигателя, и остановился на «бесхвостке». Оказалось, что такой планер – «БИЧ-8» («Треугольник») – уже существует. Королев сразу присоединился к его испытаниям, которые проходили на аэродроме ОСОАВИАХИМа (Общество содействия обороне и авиационно-химической промышленности). Там молодого авиаконструктора и нашел Фридрих Цандер. Судьбоносная встреча состоялась 5 октября 1931 года, и уже через два дня Королев присутствовал при тридцать втором по счету стендовом запуске двигателя «ОР-1».
Незадолго до этого Цандер начал формировать Группу по изучению реактивного движения (ГИРД). Королев поддержал начинание при условии четкой постановки задачи – проектирование и создание ракетоплана «РП-1» с жидкостным двигателем «ОР-2». Зимой 1932 года Сергей Королев формально не являлся членом ГИРД, участвуя в деятельности группы на общественных началах. Однако положение коренным образом изменилось в марте, после совещания, созванного начальником вооружений Рабоче-крестьянской Красной армии Михаилом Николаевичем Тухачевским. На этом совещании обсуждались перспективы применения ракет в военном деле. Выступил с докладом Королев, который открыто взял на себя ответственность за организацию всех работ. В апреле 1932 года ОСОАВИАХИМ выделил средства для формирования штата ГИРД. Тогда же для размещения группы было найдено подвальное помещение в доме № 19 на Садово-Спасской улице. В июле ГИРД была преобразована из сугубо общественной группы в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию по разработке ракет и двигателей, а с августа стала финансироваться Управлением военных изобретений. Сергея Королева назначили начальником ГИРД.
Покровительство военных дорого стоило – теперь нельзя было ограничиться мечтами о грядущих полетах на Марс, от ракетчиков ждали новое оружие. Причем требовалось как можно быстрее представить конкретные результаты. И вот тут начались сложности. Отправившись в санаторий на отдых, Фридрих Цандер подхватил по дороге сыпной тиф и 28 марта 1933 года ушел из жизни. Не получалось завершить и его новый двигатель «ОР-2».
Пока «гирдовцы» корпели над двигателем, было решено начать испытания нового планера «БИЧ-11» с обычным мотором. Сергей Королев лично пилотировал планер. Испытания 26 июля 1933 года едва не закончились катастрофой – машина стартовала лишь с третьей попытки и на большой скорости ударилась о землю. К счастью, Королев уцелел.
В то же самое время вторая бригада завершила работу над ракетой «ГИРД-09», использующей в качестве горючего сгущенный бензин. Конструкция ракеты упрощалась тем, что не требовалось никаких насосов для подачи компонентов топлива в камеру сгорания. Старт первой советской жидкостной ракеты состоялся 17 августа 1933 года на подмосковном полигоне Нахабино. Ракета взлетела, поднявшись на высоту около 400 м. Полет продолжался 18 секунд. Теперь у Королева было что предъявить военному начальству.
В октябре 1933 года на основе ГИРД был создан Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). В качестве площадки для его размещения были выбраны здания тракторной лаборатории и двух небольших производственных корпусов Всесоюзного института сельскохозяйственного машиностроения в подмосковных Лихоборах. РНИИ очень быстро стал полноценным учреждением, имеющим свои проектно-конструкторские отделы, научные лаборатории, испытательные стенды, аэродинамические трубы, производственные мастерские, летную станцию в Монино, а также опытный участок и стенд для испытаний двигателей на артиллерийском полигоне в Софрино. Полученные ресурсы Королев стремился использовать прежде всего для реализации своего проекта ракетоплана. В конце 1935 года конструктор добился включения в план РНИИ расчетно-проектных работ по ракетоплану, который проходил в документах под обозначением «Объект № 218».
Замыслы советских ракетчиков до начала Второй мировой войны реализовать не удалось. Руководство РНИИ попало под репрессии, в том числе был арестован, осужден и прошел «тюремные университеты» Сергей Королев. Из всех многочисленных разработок РНИИ в войне использовались только реактивные минометы на автомобильном шасси «БМ-13» – знаменитые «Катюши».
В гитлеровской Германии, напротив, ракетное дело было поставлено на широкую ногу. Работами там руководил Вальтер Дорнбергер – опытный офицер, служивший в тяжелой артиллерии во время Первой мировой войны. Он следил за новыми веяниями и даже посещал запуски ракет «Mirak», изготовленных членами Общества межпланетных сообщений. Однако работа гражданских энтузиастов не соответствовала требованиям армии, и Дорнбергер с согласия начальства взялся за организацию новой испытательной станции – на артиллерийском полигоне в Куммерсдорфе, южнее Берлина.
Ветеран сделал ставку на молодого талантливого инженера – барона Вернера фон Брауна, с юности увлекавшегося ракетным делом. 1 ноября 1932 года тот приступил к работе в Куммерсдорфе, постепенно набирая помощников. Первоначально весь его «штат» состоял из механика Генриха Грюнова; вскоре к ним присоединился двигателист Вальтер Ридель.
Новому коллективу предстояло решить массу практических задач. И первая из них – какое топливо для серийной ракеты предпочесть? Пионеры «космического» ракетостроения уже накопили определенный опыт работы с сочетаниями спирт – кислород, бензин – кислород и керосин – кислород. Нефтепродукты калорийнее спирта, однако высокая калорийность подразумевает и более высокую температуру факела – без охлаждения камера сгорания быстро теряла прочность. Соответственно, охлаждение камеры сгорания и сопла становилось целой проблемой. Кроме того, за счет спирта можно уменьшить вес ракеты – спирт требует при горении меньшее количество окислителя. Вальтер Ридель отыскал еще один довод в пользу спирта: ракетный двигатель в процессе работы можно охлаждать путем впрыскивания внутрь камеры сгорания некоторого количества воды, и спирт, в отличие от нефтепродуктов, можно прямо смешать с охлаждающей водой, отказавшись от дополнительных форсунок.
Деятельность станции «Куммерсдорф» началась с постройки испытательного стенда. В декабре 1932 года на нем был установлен первый двигатель, работающий на смеси спирт – кислород. Однако попытка запустить его окончилась неудачей – двигатель взорвался. Последовал полный разочарований год: ракетные двигатели прогорали, пламя факела шло в обратном направлении и воспламеняло топливные форсунки. Но между неудачами случались и успешные запуски, которые показывали, что двигатель можно заставить работать.
В 1933 году наступило время проектирования полноразмерной ракеты. Условно она была названа «Aggregat-1» или «А-1». Сразу встал вопрос об управляемости ракеты. Как опытный артиллерист, Вальтер Дорнбергер полагал, что ракета должна стабилизироваться вращением, подобно гироскопу. Поэтому он предложил создать ракету с вращающейся боевой частью и невращающимися баками.
Пока шло проектирование «А-1», двигатель удалось доработать, значительно подняв тягу. Конструкторы решили, что можно сразу делать большую ракету, отказавшись от промежуточного варианта, и запустили в работу следующий проект – «А-2». При этом поменялись не только размеры ракеты, но и ее компоновка – стабилизирующая вращающаяся часть помещалась теперь не в голове ракеты, а в пространстве между баками горючего и окислителя.
