Le thème T1, appelé "Recherche théorique et expérimentale sur la création d'un missile balistique à deux étages d'une portée de 7 à 8 mille kilomètres", approuvait officiellement le développement d'un plan pour un ICBM soviétique basé sur les recherches déjà commencées. Le thème T2 validait officiellement le travail de base initial permettant la création d'un missile de croisière intercontinental - donnant son accord pour construire l'EKR[1], missile de croisière russe à portée intermédiaire, pour tester les nouvelles technologies pour le programme. Le maître d'œuvre des deux véhicules serait l'OKB-1 de Korolev au sein du NII-88 basé à Kaliningrad.

Au moment où le thème T1 a démarré en février 1953, les ingénieurs de Korolev ont affiné leur conception de l'ICBM pour répondre aux exigences demandées. Le missile serait un véhicule à deux étages capable de livrer une ogive de trois tonnes à une distance de 7 000 à 8 000 kilomètres. La masse globale de lancement et la poussée de lancement serait de 190 tonnes et 270 tonnes, respectivement. La conception était proche de la variante n°5 proposée lors des études N3 entre 1950 et 1953, variante optimisée avec moins de moteurs et plus de boosters. L'ICBM devenait un missile groupé à cinq booster avec un support central (appelé "Bloc A") et quatre boosters latéraux (Blocs B, Y, G et D). Tous les moteurs tiraient simultanément au décollage : ils se séparaient en altitude, laissant le moteur central tiré, servant de deuxième étage, jusqu'à la coupure finale. Chaque propulseur serait équipé d'un moteur LOX-kérosène à chambre unique d'une poussée d'environ cinquante à soixante tonnes.

L’OKB-1 a développé un système de synchronisation et de vidange simultanée des réservoirs pour garantir un débit régulé. La priorité de travail sur ce nouvel ICBM dénommé R-6 concernait les moteurs. Korolev a contacté bien évidement Glushko pour la motorisation, mais celui-ci a refusé dans un premier temps. Golovanov, un historien russe a écrit :

Glushko a refusé. Il a d'abord été vexé de ne pas avoir été intégré dans les réflexions. Glushko a estimé qu'il savait de quel type de moteurs la nouvelle fusée avait besoin. Le moteur que Korolev souhaitait n’avaient pas encore été conçus. Glushko craignait les détonations explosives et les vibrations acoustiques - la probabilité de leur apparition augmente avec la taille de la chambre de combustion. Mais même s'il avait réussi à produire un tel moteur [à oxygène liquide]. Il n'avait pas les bancs d'essai nécessaires pour les tester.[2]

Sous la pression importante de Korolev et d’autres concepteurs en chef, Glushko a finalement accepté. En 1952, son bureau d'études, l’OKB-456, a commencé à développer deux nouveaux moteurs LOX-kérosène, le RD-105 et le RD-106. Le RD-105, d'une poussée de cinquante-cinq tonnes, était destiné à propulser chacun des quatre boosters de l'ICBM, le RD-106, d'une poussée de cinquante-trois tonnes (65,8 tonnes dans le vide) était destinée au bloc central.

Depuis les débuts modestes du R-1 de 300 kilomètres de distance, en l'espace de cinq ans, les Soviétiques s’étaient lancés dans la production d'armes d'une portée de 8 000 kilomètres. La progression était énorme. Poussé par de fortes personnalités comme Korolev et Ustinov, le programme de missiles avait bénéficié également d'un solide soutien militaire. Au milieu des années 1950, Korolev allait jouer un rôle majeur, profitant des changements institutionnels pour détourner une partie du programme ICBM vers ses propres fins.

[1] L'EKR (Eksperimentalnaya Krylataya Raketa, ou fusée ailée expérimentale) est un missile de croisière soviétique à portée intermédiaire conçue par le bureau d'études Korolev sur la base de l'élaboration par B. Chertok du missile de croisière allemand R-15.

[2] I. K Golovanov, K. Korolev, Facts and myths, Nauka, Moscow, 1994, page 709

Les résultats de la jeune équipe ont été résumés en 1951 dans un long rapport rédigé par Keldysh. Ce rapport étudiait plusieurs configurations, allant des modèles simples à un étage aux schémas de paquets de Tikhonravov. Les scientifiques ont effectué des comparaisons détaillées en utilisant le missile R-2 ou R-3 comme fusée de base de chaque paquet. Les calculs ont montré que la variante à base de R-2 ne satisferait pas aux exigences de charge utile et de la portée demandée. D'autre part, dans leur enquête sur les paquets simples préférés de Korolev de trois ou cinq R-3, le groupe de Keldysh a montré que ces derniers pouvaient atteindre la vitesse nécessaire de 7500 mètres par seconde, proche de la vitesse orbitale. Les mathématiciens ont examiné en détail différentes configurations de paquets, y compris ceux avec des "paquets d'alimentation", dans lesquels les propulseurs s’alimentaient d'un réservoir à l'autre, et ceux constitués de réservoirs indépendants. Dans leur rapport, les auteurs ont conclu qu'un simple paquet serait en effet la voie de développement la plus efficace, étant donné les modifications relativement minimes requises par rapport à un missile « standard ». Alors que le rapport était principalement de nature exploratoire, les scientifiques ont montré clairement que la variante la plus favorable pour un ICBM serait un missile à deux étages utilisant deux boosters à sangle dans la configuration de paquet simple, chacun basé sur le R-3.

Les études N3 menées par le propre OKB-1 de Korolev ont abouti à des résultats similaires. Le 27 décembre 1951, Korolev a présenté officiellement les conclusions au Conseil scientifique et technique du NII -88 dans le cadre d'un rapport intitulé « Rapport de thèse sur les résultats de l'enquête sur le développement prospectif d'un Missile Balistique ». La portée du rapport était extrêmement large, incluant l'étude des conceptions en tandem, des conceptions à sangle ou en paquets avec les moteurs tirant tous simultanément ou séquentiellement et alimentant des paquets. Les ingénieurs ont étudié également des missiles utilisant des moteurs à plusieurs chambres. Les caractéristiques de performance de chaque missile ont été

Projet basé sur plusieurs R-3

examinées en détail dans le rapport. Lors de sa présentation en décembre 1951, Korolev a présenté les caractéristiques de vol de six modèles de missiles spécifiques.

La première conception utilisant le LOX nécessitait un moteur extrêmement puissant, tandis que la deuxième utilisait du fluor demandant un développement technologique important. La troisième option était plus classique mais elle a été vite abandonnée car elle nécessitait un deuxième étage capable de tirer dans le vide. Les trois variantes suivantes se composaient d’un moteur et de deux boosters. La quatrième variante permettait de larguer les boosters en altitude laissant le noyau central tiré seul, la cinquième variante - un booster central avec un moteur de poussée de trente-quatre tonnes combiné avec deux boosters latéraux, chacun ayant une poussée au niveau de la mer de 115 tonnes semblait la solution la plus simple à mettre en place.

Fin 1951, le programme R-3 était en grande difficulté, les nouveautés technologiques imposées étaient trop importantes. Lors de la fin des analyses du programmes N3, les ingénieurs de Korolev se dirigeaient vers des propulseurs en grappe relativement plus petits. L’idée qui émergea était un ICBM avec un noyau et des boosters latéraux. Les ingénieurs ont introduit des boosters beaucoup plus petits, chacun ayant des moteurs avec des poussées de l'ordre de cinquante à soixante tonnes. L'analyse balistique a montré clairement qu'avec des boosters moins puissants mais avec un nombre plus élevé, le missile pourrait avoir, au minimum, les mêmes caractéristiques que ceux d'une fusée R-3. L'utilisation de moteurs moins puissants permettait de contourner les problèmes rencontrés avec le développement du moteur de 120 tonnes de poussée du R-3. Le premier adjoint de Korolev, Vasiliy P. Mishin, en consultation avec un chef de file du ministère de l'armement, a proposé de réviser le plan initial et de mettre fin à tous les travaux sur le R-3 pour procéder immédiatement à la création d'un nouvel ICBM.

Cette décision de passer directement du R-3 à l'ICBM nécessitait une nouvelle fois un développement technologique ambitieux et important. Elle inquiétait les militaires soviétiques qui n’étaient pas habitués à de tels paris. Sans grande surprise, les fonctionnaires du ministère des Forces armées se sont opposés à cette proposition qui était contraire à leurs habitudes. Ils fondaient de grands espoirs sur le R-3 qui leur permettrait, en tant que premier missile stratégique soviétique, d'atteindre des cibles en Europe. Malgré cette résistance importante, Mishin a réussi à convaincre Korolev de concentrer les travaux du NII-88 sur cet ICBM, au lieu de perdre plus de temps avec le R-3. Korolev, après quelques hésitations, a accepté. Korolev et Mishin ont bénéficié de deux soutiens de premier plan au sein du gouvernement : le ministre de l’Armement Dmitriy F. Ustinov et son adjoint Ivan G. Zubovich. Malgré un nombre impressionnant de sceptiques, Ustinov, Zubovich et Korolev ont réussi à convaincre les principaux responsables des forces armées du changement de stratégie, en particulier le colonel général Nedelin, responsable de la gestion des achats de nouveaux missiles balistiques. Après « quelques hésitations », le Comité spécial n° 2 a adopté la proposition de Korolev. Les travaux sur le programme R-3 et son dérivé le R-3A ont été abandonnés en 1952.

Mais en 1952, il n’existait toujours pas de consensus définitif sur le véhicule qui porterait l’arme nucléaire : missile de croisière ou ICBM. Les ingénieurs du NII-88 travaillaient sur le missile de croisière dans le cadre du thème N3. Pour eux, la meilleure conception serait un missile de croisière à deux étages avec une masse d'environ quatre-vingt-dix à 120 tonnes et une portée de 8 000 kilomètres. La première étape permettrait d’atteindre une altitude de quinze à vingt kilomètres et une vitesse de 900 mètres par seconde. Le deuxième étage volerait alors à environ Mach 3 de manière horizontale vers sa cible et déposerait son ogive. Comme pour l'ICBM, le principal problème était de développer des moteurs-fusées à propergol liquide suffisamment puissants pour le premier étage. L'analyse de NII-88 a montré que des moteurs avec des poussées de l'ordre de 100 à 165 tonnes seraient nécessaires. Les ingénieurs ont également examiné trois configurations de lancement différentes pour le missile de croisière : le lancement horizontal, le lancement aérien et le lancement vertical. Compte tenu du temps et des limites technologiques, la dernière configuration a été retenue.

L'ensemble des travaux du thème N3 a été rassemblé dans un ensemble de trois volumes publiés en 1952. Des discussions intenses ont eu lieu à la fin de 1952 au sein du Comité spécial n° 2 entre le ministère de l’Armement, le ministère de l’Aviation, le NII-88 et le NII-1. L’ICBM nécessitait le développement d'un nouveau bouclier thermique pour son ogive afin de la protéger pendant la rentrée atmosphérique. Les ingénieurs devaient concevoir un système de guidage et de contrôle complexe pour contrôler avec précision la trajectoire du missile. D'un autre côté, avec un missile de croisière, l'une des tâches les plus difficiles serait le développement d'un système de navigation capable de fonctionner de jour comme de nuit. L'ICBM avait l'avantage d'être invulnérable aux mesures défensives car il volerait à des altitudes d'environ 1 000 kilomètres et à des vitesses de près de 25 000 kilomètres à l'heure. Le missile de croisière volerait pendant plusieurs heures avant d'atteindre sa cible, à une altitude relativement basse, ce qui le rendrait vulnérable aux mesures défensives. En fin de compte, le gouvernement soviétique a choisi de poursuivre les deux options dans un premier temps, atténuant ainsi le risque d'échec si une seule variante était retenue. Staline lui-même s’est intéressé à la question. Le 13 février 1953, moins d'un mois avant sa mort, il a signé un décret officiel du Conseil des ministres de l'URSS qui validait les travaux sur les missiles balistiques et de croisière à longue portée en Union soviétique. Le décret validait :

• La fin des travaux sur le missile R-3