После первого успешного запуска в космос Гагарина СССР запускает второго, потом сразу двоих космонавтов, в 1965 году выход в открытый космос осуществляет Алексей Леонов, в космос отправляется первая женщина, конструкторы строят планы освоения Луны… И именно в этот момент Советский Союз уступает лидерство американцам. Казалось, что этим успехам нет конца и ничто их не может остановить. Но если в начале космической гонки США безоговорочно отставали от СССР, то во второй половине 60-х годов они взяли реванш.
Президент США Джон Кеннеди после успешного полета Гагарина заявил, что его страна должна взять на себя обязательство достичь цели до конца текущего десятилетия — высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на Землю. На самом деле, однако, главной была лишь первая часть — высадить человека на Луну, что обеспечило бы престиж США в мировой политике. А о второй части — возвращении человека на Землю, говорилось лишь на публику. Джеймс Мичнер, работавший в общественном надзирательном совете, курировавшем работу НАСА, в своей книге «Космос» написал, что на одном из заседаний комиссии, где рассматривалась высадка на Луну, в открытую обсуждалась возможность отправки космонавта в один конец. Но эта информация была строго засекречена.
По свидетельствам сотрудников НАСА, конструктор Вернер фон Браун воспринял победы Советского Союза в космосе как личный вызов и принялся за дело с двойной энергией. После полета Гагарина в США началась некая истерия — там все думали, как же ответить. Какое-то время рассматривался вариант отправки человека на Луну, чтобы ему потом грузовыми специальными космическими кораблями доставлять грузы. Предполагалось, что он там будет жить какое-то время — до тех пор, пока не будет создан корабль, который сможет его оттуда забрать и вернуть.
В СССР была своя лунная программа, основой которой стал проект Королева. Эту программу поддерживал лично Хрущев, от которого исходил однозначный приказ — Луну американцам не отдавать! На разработку советской суперракеты «Н-1» были брошены лучшие конструкторские умы, десятки заводов и силы 1,5 миллиона человек. Однако с лунной программой Советскому Союзу катастрофически не везло. 14 января 1966 года в возрасте 59 лет умер генеральный конструктор Сергей Королев. Затем произошло несколько катастроф при запусках ракеты-носителя «Н-1» с лунным модулем на борту, и в итоге она в космос так и не поднялась. В декабре 1968 года американцы объявили о первом пилотируемом облете Луны, а 21 июля 1969-го — об удачной высадке человека на спутник Земли. Проект освоения Луны в СССР был закрыт, а советская космическая программа переориентирована на создание долговременных орбитальных станций. Занявший после Королева пост главного космического конструктора СССР Валентин Глушко считал, что глупо высаживать на Луну одного или несколько человек через 10 лет после американцев.
Негативную роль сыграла и неожиданная гибель куратора программы пилотируемых полетов маршала Сергея Бирюзова. 19 октября 1964 года Бирюзов полетел в составе делегации в Югославию на торжества по случаю 20-летия освобождения Белграда от немецко-фашистских захватчиков. Самолет «Ил-18» с советской делегацией на борту заходил на посадку в аэропорт Белграда, но по какой-то причине оказался ниже глиссады и столкнулся с горой Авала неподалеку от взлетной полосы. Все пассажиры и экипаж погибли. Некоторые историки считают эту аварию в некотором смысле таинственной, поскольку самолет был исправен, а погода стояла вполне летная.
Значение этой утраты для советской космонавтики очень быстро ощутили на себе и в Звездном городке, и в закрытых конструкторских бюро. С его смертью производство новых кораблей и подготовка космонавтов были практически остановлены. Легендарные Гагарин, Леонов и другие уже успевшие стать звездами космонавты оказались фактически без работы. Новое руководство ракетных войск совершенно не интересовали пилотируемые полеты, они были сторонниками автоматических ракет и спутников. Дошло до того, что 22 октября 1965 года летчики-космонавты Гагарин, Леонов, Комаров и ряд других обратились с письмом к генеральному секретарю ЦК КПСС Леониду Ильичу Брежневу, в котором подвергли критике руководство Ракетных войск СССР. В письме особо подчеркивалось, что США не только догоняют СССР в космической сфере, но и выходят в некоторых областях вперед. Космонавты жаловались на отсутствие плана полетов. Однако обращение космонавтов к генсеку не смогло кардинально переломить ситуацию. Спустя несколько лет на Луну полетели американцы, что можно было расценить как реванш в космической гонке с СССР.