Создание Командно-измерительного комплекса (КИК) было поручено в сентябре 1956 года 4-му НИИ Минобороны, хотя оно возражало против возложения на него этих обязанностей, ссылаясь на несвойственную ему работу, проводимую в интересах АН СССР. Однако, ученые и промышленники считали, что только военные могут построить, оснастить и эксплуатировать измерительные пункты, разбросанные по территории Советского Союза в труднодоступных местах. Споры по этому вопросу были горячие, пока их не прекратил Министр обороны Маршал Советского Союза Г. К. Жуков. Он согласился с доводами промышленников, предвидя важную роль космоса в обороне страны. С тех пор Жукову приписывают фразу: "Космос беру на себя!".

Сложнейшие работы в самые короткие сроки пришлось провести коллективу НИИ-4, начальником которого в ту пору был генерал-лейтенант А. И. Соколов. Под руководством полковников Г. А. Тюлина и Ю. А. Мозжорина были доработаны существующие и разработаны новые измерительные средства, ими были оснащены командно-измерительные пункты, укомплектованные военными специалистами.

Первым начальником Командно-измерительного комплекса был генерал-майор А. А. Витрук, закончивший войну – начальником политотдела армии, штурмовавшей Берлин и работавший затем в НИИ-4.

Этим коллективом были решены задачи доставки траекторных измерений на тысячекилометровые расстояния и обработки их в режиме текущего времени.

Заложенные принципы построения КИК, как системы массового обслуживания ИСЗ, полностью себя оправдали и прошли проверку временем. Первый период своей истории – полеты трех первых советских спутников – КИК закончил в тесном контакте с НИИ-4 и имея в своем составе Центр, ЦУС (центральный узел связи) и 12 ОНИПов (отдельных научно-измерительных пунктов).

После успешного полёта первого спутника команда Королёва направила основные усилия на подготовку отправки на космическую орбиту человека. Преодолевая сложности новой задачи, шаг за шагом Главный конструктор вёл всех к этой цели.

Нужны были данные: как поведет себя живой организм в условиях длительной невесомости. Поиском ответа на этот вопрос уже несколько лет занималась группа ученых, представляющих различные направления только формировавшихся тогда космической биологии и медицины: О Г. Газенко (физиология), А. М. Генин (гигиена), Е. М. Юганов (вестибулярный аппарат), А. Р. Котовская (перегрузки), А. А. Гюрджиян (радиация) и другие.

3 ноября 1957 г. был запущен второй ИСЗ, он же – первый обитаемый: на его борту отправилась в полет собака Лайка.

Вес второго ИСЗ был в шесть раз больше первого (решено было не отделять его от второй ступени ракеты), а апогей орбиты отстоял почти вдвое дальше от Земли.

Контейнер Лайки был оборудован системой кондиционирования воздуха, содержал запас воды и пищи. С помощью многочисленных приборов велся контроль физиологических процессов организма. Показания приборов передавались на Землю средствами радиотелеметрии.

Лайка переносила полет нормально: пульс, частота дыхания вскоре после перегрузки пришли в норму, она ела, пила, всё как на Земле. Но запаса источников электроэнергии, установленных на ракете, хватило только на неделю… С борта спутника передавалась также информация приборов, исследовавших излучение Солнца в ультрафиолетовой и рентгеновской областях спектра, регистрировавших частицы космических лучей и другие явления заатмосферного полета.

Следующим – третьим по счету взлетевшим в космос искусственным спутником Земли стал американский “Эксплорер-1” массой 4,8 кг, выведенный 1.02.58 г. на орбиту ракетой-носителем “Юпитер-С” для исследования космических лучей и метеоритных частиц.

Советский третий спутник ("Объект Д”), в отличие от двух первых, готовился без авралов с участием многих ученых и при особом внимании Президента Академии наук М. В. Келдыша. В апреле 1958 года этот объект должен был взлететь, но первый пуск оказался аварийным.

Авральным образом был собран дублер, и 15 мая научная космическая лаборатория была выведена на орбиту.

Это был первый геофизический спутник и первый космический аппарат, на котором установили командную радиолинию, разработанную НИИ-648 (потом – НИИ точных приборов) под руководством А. С. Мнацаканяна.

Одним из сенсационных результатов, полученных с помощью третьего спутника, было открытие высокой концентрации электронов на больших высотах, за пределами уже известной ионосферы. С. Н. Вернов, профессор МГУ, автор исследований, объяснил это явление вторичной электронной эмиссией – выбиванием электронов из металла спутника частицами высоких энергий.

Однако американский физик Дж. В. Аллен два года спустя доказал, что явление, обнаруженное приборами третьего советского спутника – есть наличие первичных частиц ранее неизвестных радиационных областей вокруг Земли. Американцы назвали эти радиационные области “поясами Ван Аллена”. Впоследствии советскими спутниками было зарегистрировано наличие других областей повышенной радиации. Это открытие имело для космонавтики важное практическое значение. Проходя сквозь радиационные пояса, космические аппараты подвергались бы значительному разрушающему облучению. В нашей литературе радиационные области стали называть “поясами Ван Аллена – Вернова”.

Таким образом, первые ИСЗ были не просто пробой взлета в космос. Они позволили получить ряд сведений фундаментального значения, которые легли в основу представлений о физике околоземного космического пространства, а также о безопасных для человека орбитах.

Создание автоматического аппарата для полета в космос – дело труднейшее. Но во много раз более сложная задача – создание аппарата пилотируемого.

Космическое пространство – среда весьма неблагоприятная для человеческого обитания. Глубокий вакуум, сильнейший холод в тени и сильнейшая жара на солнечной стороне, космическая радиация, метеорные потоки, перегрузки при взлете и посадке, невесомость в полете. Каждое из этих условий порождало десятки теоретических, технических и организационных проблем, требовало совместной работы многих и многих специалистов.

Первый проект такого аппарата представили уже в мае 1958 года работавшие по поручению Главного конструктора К. Д. Бушуев, М. К. Тихонравов и К. П. Феоктистов. Но сложность задачи потребовала новых и новых решений. И только к началу 1960 года в ОКБ-1 одноместный космический корабль, вернее, его прототип, практически был создан, он имел марку 1-КП (ведущий конструктор О. Г. Ивановский). Было завершено конструирование всех его основных систем: терморегулирования, кондиционирования и регенерации воздуха, радиосвязи, возвращения в земную атмосферу и посадки на Землю.

После изготовления всего этого сложнейшего и подчас не согласованного одно с другим оборудования, его надо было наладить в комплексе, а затем отработать в реальных условиях полета. С этой целью в 1960–1961 годах была проведена серия запусков кораблей-спутников с биологическими объектами на борту.

1-КП доставили на 5-й НИИП в начале мая 1960. После нескольких суток непрерывных монтажно-испытательных работ, в 5 утра 15 мая спутник был успешно запущен. Тогда же решением Госкомиссии он впервые получил наименование “космический корабль”.

Наряду со многими задачами испытывалась и тормозная двигательная установка (ТДУ) конструктора А. М. Исаева. Однако в момент её включения корабль оказался неправильно сориентированным, в результате вместо торможения он вышел на более высокую орбиту. После соответствующих разборов причин и “разгонов” специалистам Королев вдруг заметил, что, не желая того, они встретились с первым случаем маневрирования космического корабля.

От пуска к пуску были отработаны условия жизнедеятельности человека: побывав в космосе, благополучно вернулись на Землю весовой манекен “Иван Иваныч”, собаки Белка и Стрелка. Однако случались еще и неприятности. Посланный на орбиту корабль с собаками Пчелкой и Мушкой, другими животными, насекомыми и растениями на завершающем этапе, снижаясь не по расчетной траектории, прекратил свое существование. Но уже в марте 1961 года успешным возвращением из полета собаки Чернушки конструкторы системы посадки себя реабилитировали. Всего было предпринято семь таких “примерочных” пусков аппаратов весом более 4,5 тонн каждый.