Предполагалось, что ракета, получившая обозначение «Р-2», будет в основном аналогична «Фау-2», за исключением удлиненного отсека баков увеличенной емкости.
После воспроизведения «А-4» нашими специалистами в отечественных условиях, высшее руководство предполагало начать разработку ракеты на дальность сразу в 3000 километров. Однако трезво оценив трудности такого качественного скачка, Сергей Королев предложил двигаться к цели постепенно, шаг за шагом проходя определенные этапы. Одним из них и должна была стать «Р-2».
Летные испытания экспериментальной «Р-2Э», имеющей определенные отличия от основного проекта «Р-2», проводились в сентябре-октябре 1949 года на полигоне Капустин Яр.
Испытательные пуски и работы по совершенствованию конструкции продолжались почти два года и завершились в июле 1951 года 27 ноября того же года «Р-2» была принята на вооружение бригад особого назначения РВГК.
На ракете «Р-2» стоял жидкостный маршевый двигатель «РД-101» конструкции Валентина Глушко с тягой у земли в 37 тонн. Стартовое устройство — стационарный наземый пусковой стол — было создано под руководством главного конструктора Владимира Бармина. Максимальная дальность полета ракеты — 600 километров. Максимальная стартовая масса — 20,4 тонны. Масса головной части — 1,5 тонны. Масса боевого заряда обычного взрывчатого вещества — 1008 килограммов. Масса топлива — 14,5 тонны. Длина ракеты — 17,7 метра. Максимальный диаметр корпуса — 1,65 метра.
В этой ракете Королев впервые применил головную часть, отделяющуюся от первой ступени после выгорания топлива Отбросив ненужный груз, боеголовка могла пролететь большее расстояние. Снижению массы способствовала и другая новинка — применение несущего бака горючего, выполненного из легких алюминиевых сплавов. Для увеличения тяги двигателя Глушко увеличил число оборотов турбины, повысил концентрацию этилового спирта и давление в камере сгорания. С целью повышения точности стрельбы на дальние расстояния коллектив под руководством главного конструктора Михаила Борисенко разработал систему боковой радиокоррекции. Применение системы уменьшило рассеивание боеголовок, но усложнило эксплуатацию ракеты. Комплекс включал две наземные радиолокационные станции, которые следили за полетом, и позволяли команде управления корректировать боковой снос. Тротиловый заряд увеличенной массы создавал при взрыве зону сильных разрушений площадью 950 квадратных метров.
Конструкторам не удалось повысить боеготовность комплекса. Время общей подготовки к старту осталось прежним — 6 часов. Боевое дежурство заправленной ракеты ограничивалось пятнадцатью минутами. После этого необходимо было либо пускать ее, либо переносить запуск на следующие сутки. Слив кислорода, горючего, проверка систем и повторная заправка требовали длительного времени.
Первые учебно-боевые пуски «Р-2» в войсках были проведены на сборах командного состава ракетных частей в 1952 году. А еще через год состоялись уникальные в своем роде испытания, получившие название «Герань» и «Генератор».
Суть экспериментов заключалась в следующем. В головной части ракеты была помещена емкость с радиоактивной жидкостью. При достижении заданного района на большой высоте производился подрыв заряда, при этом жидкость распылялась над поверхностью Земли, оседая в виде радиоактивных осадков. В головной части «Р-2», которая запускалась по эксперименту «Генератор», также была помещена радиоактивная жидкость, но не в общей емкости, а в большом количестве малых сосудов, каждый из которых разрывался над Землей самостоятельно. Много позже подобное оружие получило название радиологического, а то, насколько оно может быть эффективным, зримо продемонстрировал Чернобыль в 1986 году.
Оба этих пуска прошли успешно. Ракеты стартовали с полигона Капустин Яр и взрывались над пустынными районами северо-восточного Казахстана. Эксперименты дали возможность оценить распространение радиоактивных осадков на поверхности Земли.
6 декабря 1957 года было принято постановление правительства о безвозмездной передаче Китайской Народной Республике лицензии на производство «Р-2», а также полного комплекта технической документации.
Тем временем политический климат в мире резко охладился. В воздухе снова «запахло грозой». По мнению советских руководителей, угроза новой войны исходила теперь от Вашингтона и его союзников на западе Европейского континента. Несмотря на то что после возникновения блока «социалистических стран-союзниц» непосредственная угроза была отодвинута от границ Советского Союза, базирование бомбардировщиков потенциального противника с атомным оружием в Западной Европе и Азии делало оборону СССР весьма уязвимой. В этих условиях в качестве средства противодействия было решено использовать баллистические ракеты с большой дальностью полета.