В 1935 году пионер американского ракетостроения Роберт Годдард также занимался созданием и испытанием ракет с жидкотопливным двигателем. Годдард и фон Браун не были знакомы с работами друг друга, и поэтому Годдарду пришлось самостоятельно искать технические решения, уже найденные фон Брауном. Годдарду удалось сконструировать более легкие и длинные ракеты. Свою первую ракету американский конструктор запустил 31 мая 1935 года на полигоне Росвелл, в штате Нью-Мексико. Эта ракета достигла высоты около 3 км, превзойдя этим достижение фон Брауна.
Тем временем Вернер фон Браун начал работу над созданием ракеты А-3. Она имела несомненные преимущества по сравнению с предыдущими моделями фон Брауна и ракетами Годдарда. Ракета А-3 была намного крупнее своих предшественниц и казалась по тем временам огромной. Она имела диаметр около метра и длину свыше 8 м. Полностью заправленная топливом, она весила свыше 600 кг, а ее двигатель обеспечивал силу тяги около 1200 кг. Отличалась и система наведения этой ракеты на цель. Прежние ракеты фон Брауна мчались к цели по неизменной, заранее рассчитанной траектории, тогда как А-3 имела сложную систему наведения, которая позволяла изменять траекторию во время полета. Это была первая управляемая ракета.
После того как фон Браун сообщил об устройстве ракеты А-3, армейские чиновники, слушавшие его доклад, тут же вспомнили, что успешными были и запуски ракет серии А-2, и поняли, что им придется выделить миллионы марок на новые разработки. Люфтваффе же хотела заключить контракт с фон Брауном на разработку реактивных двигателей для самолетов-истребителей. В результате Дорнбергер и фон Браун получили 6 миллионов марок от вермахта и на 5 миллионов марок больше от Люфтваффе на разработку ракет и реактивных двигателей, а также на строительство новых производственных корпусов и испытательного полигона в удаленном уголке мыса Пенемюнде на Балтийском море.
С получением средств осталось лишь составить план работ. Ракетная база на Пенемюнде должна была стать собственностью как армии, так и Люфтваффе, причем последняя должна была профинансировать все затраты на строительство коммуникаций и производственных корпусов. Вальтер Дорнбергер взялся за составление плана проекта в целом. Он прекрасно понимал, что армия не намерена финансировать разработки, которые найдут применение в отдаленном будущем, а ждет от его людей результатов, которые в ближайшее время обеспечат Германии тактическое превосходство над противником. Дорнбергер составил спецификацию и характеристику нового вида боевых ракет. Новая ракета должна была обладать достаточной мощностью для того, чтобы доставить тонну взрывчатого вещества на расстояние не менее трех сотен километров. Она должна упасть менее чем в километре от намеченной цели. Такая точность в двадцать раз превосходила точность стрельбы из дальнобойных артиллерийских орудий. Размеры новой ракеты должны быть такими, чтобы ее можно было транспортировать по автомобильным дорогам, а также по железной дороге, и не только по открытой поверхности, но через различные тоннели.
Вернер фон Браун вместе с Вальтером Риделем, одним из наиболее талантливых и опытных разработчиков, подготовили эскизы основных узлов ракеты. По замыслу конструкторов она должна была иметь длину около 14 м и диаметр более полутора метров. Вместе со стабилизаторами, расположенными в хвостовой части ракеты, ее ширина должна была составлять почти 5 м. Ракете понадобится 12 т жидкого кислорода и топлива, и она должна оторваться от поверхности Земли благодаря реактивным двигателям, создающим силу тяги около 25 т. Новая ракета должна развить скорость около 6000 км/час и иметь радиус действия около 300 км. Военные назвали новую ракету А-4. Что касается А-3, которая также была включена в план разработок, то эта ракета должна была использоваться для испытания отдельных систем и компонентов, составляющих конструкцию А-4. Черновой вариант спецификации для А-4 включал также описание и чертежи производственных цехов, стартовых площадок и других строений на мысе Пенемюнде.
Строительство ракетной базы на Пенемюнде продвигалось значительно быстрее, чем создание ракет. Этот пустынный полуостров расположен в северной части острова Узедом, самого западного из двух крупных островов вблизи устья Одера, у берегов Балтийского моря. Благодаря удаленности от материка Пенемюнде был идеальным местом для секретной ракетной базы. Густые леса, которыми покрыт полуостров, обеспечивали прекрасную маскировку производственных корпусов и стартовых площадок. Армия заняла западную часть мыса, а Люфтваффе начала строить свои аэродромы на северо-западе. Обе части Пенемюнде находились в подчинении Генштаба и назывались «Армейской экспериментальной станцией Пенемюнде». Постройки, предназначавшиеся для штабных помещений, представляли собой одно-двухэтажные домики с остроконечными крышами с весьма скромным набором декоративных элементов как снаружи, так и изнутри. К маю 1937 года закончился первый этап строительства, и вскоре армейские офицеры и представители Люфтваффе начали переселяться в свои новые квартиры.
Вернер фон Браун был назначен техническим директором секретного объекта и занимал этот пост до тех пор, пока база на Пенемюнде не была превращена в груду развалин после бомбардировок мыса английской и американской авиацией.
А до этого момента Пенемюнде являлся прекрасной игровой площадкой для этого вундеркинда, увлеченного созданием ракет. Фон Браун со своими людьми создали там такое, о чем любители-энтузиасты из «Ракетодрома» могли только мечтать. В распоряжении фон Брауна был свой небольшой корпус, в котором он и его команда могли часами отдаваться любимому делу, которое им представлялось не более чем увлекательной игрой.
На Пенемюнде были прекрасные возможности для отдыха и восстановления сил после долгих месяцев упорного труда. В этих местах любил охотиться еще дед Вернера фон Брауна, и гениальный конструктор ракет также не отказывал себе в этом удовольствии. Его напарником чаще всего был Вальтер Дорнбергер. В теплые дни можно было окунуться в волны Балтийского моря. А по вечерам, после работы, фон Браун с Дорнбергером и несколькими членами своей команды обычно отдыхали в офицерском клубе, слушая всевозможные невероятные истории в стиле историй барона Мюнхгаузена.
Четвертого декабря 1937 года, почти через три года после успешных запусков «Макса» и «Морица», близнецов серии А-2, Вернер фон Браун объявил о готовности к запуску новой ракеты А-3. В качестве стартовой площадки был выбран один из крошечных островков в десятке километров к северу от Пенемюнде — остров Грайфсвальдер-Ойе. Первый запуск оказался неудачным. Ракета оторвалась от стартовой площадки и сделала четверть оборота вокруг оси. Под напором сильного шквального ветра раскрылся парашют, который предназначался для того, чтобы вернуть аппарат на землю целым и невредимым. Но затем движение ракеты вышло из-под контроля, и она упала в море. Вернер фон Браун и Вальтер Дорнбергер несколько дней анализировали эту ситуацию и пришли к выводу, что ее причиной стало преждевременное раскрытие парашюта. Они удалили парашют со следующей ракеты и сделали еще одну попытку. Вторая ракета повторила трюк первой. Третью ракету уже запустили не только без парашюта, но и в безветренный день. Она достигла высоты около 800 м, а затем, потеряв управление, упала в море.
Было ясно, что какая-то часть конструкции имеет дефекты. После ее внимательного изучения фон Браун и его помощники поняли, что во всем повинна система наведения, которую какой-то крупный спец из военно-морских сил разработал на основе гирокомпаса. Фон Браун решил создать вместо А-3 новую модель — А-5, которая отличалась бы от А-3 лишь более совершенной системой наведения.
В начале 1939 года Люфтваффе осознала, что ее участие в ракетной программе армии — довольно дорогое удовольствие, и решила пойти другим путем. Люфтваффе сохранила за собой лишь свои аэродромы, а всю остальную недвижимость и проблемы с ракетами уступила армии. То, что перешло под контроль армии, стало называться довольно скромно — «Армейское подразделение Пенемюнде».
День 23 марта 1939 года стал для Вернера фон Брауна поистине великим. В этот день ему исполнилось 27 лет, и он впервые лично встретился с фюрером — Адольфом Гитлером. Фюрер потребовал, чтобы ему доложили о выполнении ракетной программы. Совещание состоялось, но не на полуострове, а в Куммерсдорф-Весте, всего в 30 км от рейхсканцелярии, расположенной в центре Берлина. А перед этим Вальтер Дорнбергер как офицер, осуществлявший руководство разработками ракет на жидком топливе, показал Гитлеру и сопровождавшим его лицам образцы ракетных двигателей, обеспечивающих силу тяги 250 и 800 кг. А затем Вернер фон Браун подробно рассказал фюреру об устройстве и системе управления ракет. В качестве наглядного пособия он использовал изображение ракеты А-3 в разрезе. После этой короткой лекции фюреру показали ракету А-5 изнутри. С этой целью предварительно был удален корпус ракеты и стабилизаторы. В заключение Дорнбергер рассказал Гитлеру о ракете А-4, которая должна стать самым мощным оружием Германии.