Теоретические изыскания и космизм Циолковского долгое время оставались невостребованными. Однако нашелся человек, который сделал развитие практической космонавтики смыслом своей жизни. Рижский инженер Фридрих Артурович Цандер увлекся проблематикой межпланетных полетов в ранней юности. Позднее он вспоминал, что на его выбор повлияли два текста: роман Жюля Верна «С Земли на Луну» и статья Циолковского «Исследование мировых пространств…», фрагменты из которой зачитал классу школьный учитель. Цандер верил, что Марс обитаем и, добравшись туда, земляне встретят высокоразвитую цивилизацию.

Внимание Цандера привлекали вопросы конструирования космических аппаратов, выбора движущей силы и создания замкнутой системы жизнеобеспечения. 29 декабря 1921 года на Губернской конференции изобретателей, проходившей в Москве, молодой инженер представил оригинальный проект корабля-аэроплана для путешествия на Марс. В пределах атмосферы корабль должен был летать с помощью поршневых двигателей высокого давления; на границе космоса большие крылья втягивались внутрь фюзеляжа и расплавлялись, служа дополнительным топливом для ракетных двигателей; малые крылья были необходимы для планирования в атмосфере Марса. Однако для реализации любого космического проекта не хватало главного – ракетного двигателя, работающего на жидком топливе.

Принцип действия такого двигателя кажется простым. Из одной емкости в камеру сгорания поступает горючее (жидкий водород, бензин, спирт), из другой – окислитель (жидкий кислород), обеспечивающий горение. Смесь в камере поджигается, продукты сгорания вылетают через сопло, толкая ракету вперед. Но реализовать этот принцип – сложнейшая задача. Камера сгорания работает в условиях высоких температур, давлений и скоростей. Подобная среда не встречается ни в природе, ни в промышленных установках, поэтому к моменту появления идеи наука не изучала столь сложные процессы. В то же время, чтобы изучить их, нужно иметь хотя бы один работающий двигатель, а его не было. Замкнутый круг!

Фридрих Цандер решил пойти методом проб и ошибок. Прототипом стала обычная паяльная лампа. Переделав ее, Цандер создал двигатель ОР-1 (Первый опытный реактивный), работающий на бензине и воздухе, и в период с 1930 по 1932 годы провел большое количество испытаний. Инженер хотел убедиться, сможет ли ОР-1 устойчиво работать на аэроплане. В поисках подходящего летательного аппарата он свел знакомство с авиаконструкторами, среди которых оказался молодой планерист Сергей Павлович Королев, выпускник Московского высшего технического училища (МВТУ).

Когда именно состоялась первая встреча двух инженеров, доподлинно неизвестно. Но, скорее всего, произошло это во второй половине сентября 1931 года в Центральном аэрогидродинамическом институте (ЦАГИ). Обсудив достижения Цандера, Королев пригласил нового знакомца на летные испытания бесхвостого планера БИЧ-8 конструкции Бориса Ивановича Черановского, и 5 октября энтузиаст космонавтики приехал на аэродром. Еще через два дня Сергей Королев и Борис Черановский присутствовали при тридцать втором по счету стендовом запуске двигателя ОР-1.

Раньше Королев не задумывался о космонавтике и ничего не слышал о Циолковском. Однако стремление летать выше и дальше, присущее всем авиаторам, побуждало искать новые пути. В майском номере журнала «Самолет» за 1931 год была опубликована подборка материалов об удачных опытах с ракетными двигателями в США и Германии. Приведенных сведений оказалось достаточно для того, чтобы молодой инженер обратил внимание на передовое изобретение. Идея объединить проекты Цандера и Черановского показалась Королеву удачной, и он с энтузиазмом взялся за ее реализацию.

23 сентября 1931 года Цандер учредил ГИРД – Группу изучения реактивного движения при Осоавиахиме (Обществе содействия обороне и авиационно-химическому строительству СССР). Основной целью сотрудников ГИРД на первом этапе было создание ракетоплана РП-1 – самолета с жидкостным ракетным двигателем (планера БИЧ-8 с двигателем ОР-2). 14 июля 1932 года ГИРД была преобразована из сугубо общественной группы в научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую организацию по разработке ракет и двигателей. Тогда же Сергей Королев стал ее начальником.

Ракетопланом удалось заинтересовать военных. «Красный» маршал Михаил Николаевич Тухачевский, занимавший в то время пост начальника вооружений Красной Армии, распорядился финансировать ГИРД за счет Управления военных изобретений. Дело закипело, но, к сожалению, начались проблемы. Отправившись в санаторий на отдых, Цандер подхватил по дороге сыпной тиф и 28 марта 1933 года скончался. Не удавалось довести до кондиции и его новый двигатель ОР-2. Чтобы не затягивать процесс, было решено начать безмоторные полеты ракетоплана с целью проверки его качеств. Пилотировал планер сам Сергей Королев. Испытания 26 июля 1933 года едва не закончились катастрофой – машина оторвалась от земли лишь при третьей попытке и на большой скорости ударилась о землю. Хотя Королев уцелел, планер пришел в полную негодность.

Наиболее удачными разработками группы стали проекты небольших баллистических ракет ГИРД-09 и ГИРД-Х. Первую из них удалось запустить на Нахабинском полигоне 17 августа 1933 года. Ракета взлетела, достигнув высоты около 400 метров. Полет продолжался 18 секунд и был признан успешным. ГИРД-Х, разработанную под руководством Цандера, запустили позднее – 25 ноября.

С момента прихода в ракетостроение Сергей Королев «продавливал» идею создания соответствующего института. Путь к нему виделся через объединение различных групп, занимавшихся ракетами в Москве и Ленинграде. Производственную базу должен был обеспечить Народный комиссариат тяжелой промышленности. В качестве первой важной задачи, которой должен был заняться институт, рассматривалось создание ракеты с радиусом действия от 100 до 1000 километров «с несением не только боевой, но и живой нагрузки». Получается, что еще в 1933 году советские ракетчики собирались осуществить запуск пилотируемой ракеты за пределы атмосферы.

Королев рассчитывал на должность главы института. В его активе был опыт работ в передовой области техники; ему доверяли, выделяя крупные ассигнования. Однако когда приказом по Реввоенсовету от 21 сентября 1933 года был организован Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ), начальником стал кадровый офицер Иван Терентьевич Клейменов.

Несмотря на то, что положение Королева не соответствовало его амбициям, он последовательно продолжал идти к намеченной цели. В 1934 году Сергей Павлович опубликовал книгу «Ракетный полет в стратосфере», а в стенах РНИИ взялся за проектирование серии боевых крылатых ракет и высотного пилотируемого ракетоплана РП-1.

Завершить работу Королев не успел. В ночь с 11 на 12 июня 1937 года маршал Тухачевский и ряд других военачальников были приговорены к высшей мере наказания и расстреляны за участие в «военно-фашистском заговоре». Вслед за этим начались «чистки» организаций, связанных с расстрелянными. 3 ноября были арестованы директор института Иван Клейменов и его заместитель Георгий Лангемак. Черед Королева пришел несколько позже – он отправился в Бутырскую тюрьму 27 июня 1938 года.

Сначала конструктор отказывался признать себя виновным в «антисоветской деятельности», но после того, как следователь НКВД пригрозил, что аналогичные обвинения будут выдвинуты против жены Королева, а его дочь отправится в детский дом, согласился подписать соответствующее заявление наркому. Вероятно, Сергей Павлович, как и многие другие «враги народа» до него, рассчитывал оправдаться на суде. Он и представить себе не мог, что приговор подготавливался заранее. 28 сентября, за два дня до суда, члены правительства, среди которых был Иосиф Сталин, утвердили расстрельный список «Москва-центр» на 74 человека, среди которых под № 29 числился и Королев. Однако ракетчику повезло: в последний момент расстрел был заменен на десять лет лишения свободы с пятилетним поражением в правах. Королев оказался в лагерном пункте золотодобывающего прииска Мальдяк на Колыме. Там он провел пять месяцев, которые едва не стали для него последними: конструктор-планерист, мечтавший о ракетных полетах, был направлен на тяжелые землеройные работы, где подорвал здоровье и фактически умирал от цинги. Зиму 1939 года он, скорее всего, не пережил бы, но, к счастью, за него вступились летчики-герои Михаил Громов и Валентина Гризодубова.