В.Н. Челомей приступает к разработке ракеты УР-500, получившей впоследствии название "Протон", стартовый вес которой равен порядка 600 тонн, и заверяет руководство страны, что с помощью создаваемого проекта сможет решить все необходимые задачи. Время покажет, что этот носитель станет надежным и основным, которым будут доставляться грузовые модули — транспортные корабли, а также выводиться на орбиту спутники определенного класса. Но возможности его окажутся ограниченными и ракета не получит дальнейшего развития в модификациях.
Аналогичные проектные разработки ведутся и в конструкторском бюро М.К. Янгеля. Рассматривается вариант тяжелой ракеты РК-100 весом свыше 2000 тонн с наземным стартом.
Насколько большое внимание придавал начавшимся работам Главный конструктор следует из того факта, что для этих целей был создан специальный сектор во главе с опытным проектантом М.И. Кормильцевым, предложившим немало интересных решений.
На начальном этапе ракета рассматривалась как военный носитель, способный доставить заряд огромной разрушающей силы. Однако сразу же имелось в виду и второе ее назначение, которое, как считали станет в будущем основной ее функцией: в качестве космического носителя для доставки различных объектов на орбиты искусственных спутников Земли. Это нашло свое отражение и в сокращенном названии — РК — ракета космическая, а цифра "100" — выводимый полезный груз. Предполагалось с ее помощью в дальнейшем осуществить и полет к Луне.
Это была перспективная идея М.К Янгеля. Работе подразделения, занимавшегося новой темой, он уделял большое внимание. Три-четыре раза в неделю заходил Михаил Кузьмич в проектно-конструкторский сектор вначале с начальником проектного отдела В.М. Ковтуненко, а потом почти всегда один. Интересовался ходом разработки, рассматриваемыми вариантами, подходил к кульманам, беседовал непосредственно с исполнителями, советовал, критиковал. В непринужденных разговорах он неуклонно проводил мысль об огромном значении для страны космических исследований, о том, что не всегда боевая тематика будет основной для конструкторского бюро и что именно космическому направлению принадлежит будущее.
На начальной стадии проектирования — этапе поиска, прорабатывалось около двух десятков различных компоновочных схем ракеты-носителя. Любой сотрудник небольшого, но дружного коллектива энтузиастов мог предложить свой вариант решения. Все они рассматривались на "техническом совете" сектора, для участия в работе которого приглашались ведущие специалисты расчетно-теоретических отделов: баллистиков, аэродинамиков, тепловиков, прочнистов и эксплуатационщиков.
В конце концов к детальной проработке приняли вариант, в котором компоновка решалась на основе пакетно-последовательной схемы. Несомненно большим преимуществом проекта по сравнению с разработчиками других Главных конструкторов, должна была явиться идея использования унифицированных блоков диаметром три метра первой ступени межконтинентальной ракеты Р-16, находившихся в то время в процессе отработки на Южном машиностроительном заводе в Днепропетровске.
В центре пакета устанавливался блок второй ступени, а вокруг него по схеме "плотной упаковки" размещались шесть "боковушек", представлявших отделяющиеся части первой ступени. Оси всех "боковушек" были параллельны оси центрального блока второй ступени. Третья ступень, также диаметром три метра, устанавливалась на передний торец блока второй ступени. Космический аппарат располагался на переднем торце третьей ступени под обтекателем того же диаметра. Предусматривалось, при необходимости, использование обтекателей больших диаметров. К числу интересных решений несомненно относилась подвесная схема крепления блока второй ступени, исключавшая возможность возникновения в нем при полете первой ступени наиболее неблагоприятных сжимающих усилий. В конструкции блоков предполагалось использовать наиболее перспективные материалы и полуфабрикаты: прессованные профили, панели и др.
Несмотря на то (как покажет дальнейшее развитие событий), что проекту суждено будет пылиться на книжных полках секретной библиотеки, да еще под грозным грифом секретности, а посему к нему будет допущен ограниченный круг лиц, работы над носителем РК-100 окажутся важным периодом развития для всей последующей деятельности конструкторского бюро.
В процессе проектирования, как и в любом неизведанном деле, возник целый ряд новых научно-технических проблем. Впервые был поставлен один из сложнейших вопросов об обеспечении надежного, одновременного запуска большого количества камер. А на первой ступени их было двадцать четыре: в каждом блоке четыре, умноженные на число блоков — шесть. Неодновременность выхода на режим даже всего одной камеры могла привести к самым непредсказуемым последствиям.
С другой стороны связка из шести блоков представляла сложную динамическую систему. В такой конструкции могли возникнуть неожиданные резонансные явления и не менее опасные, как и для любого сооружения, вибрации. Это потребовало отработки динамики пакета, каковым, по сути, являлась первая ступень ракеты. В лабораторных условиях на модели, имитировавшей реальную конструкцию, "провоцировались" различного рода возмущения и изучался отклик на них конструкции, связывавшей блоки в единое целое. На языке специалистов — проводилась отработка параметров элементов пакетной схемы.
При работе над проектом было одно техническое решение, которому суждено было сыграть важную роль в будущем. Связано оно оказалось с проблемой запуска ракетного двигателя в условиях невесомости при выводе третьей ступени на промежуточную орбиту спутника. Для обеспечения точных параметров скорости полета и предотвращения возникновения боковых возмущений в момент разделения на второй ступени предусматривалось установить двигатели с малой тягой, которые и должны были осуществить доводку траектории отделяющегося объекта до точных параметров движения. Но, как это часто бывает, решение одной проблемы сразу выдвинуло на повестку дня другую, не менее сложную: запуск двигателей малой тяги приходилось осуществлять в условиях невесомости. А жидкость в невесомости ведет себя так же, как тело космонавта в кабине космического корабля. Она плавает во взвешенном состоянии. Это известно еще из школьной программы по физике. Если жидкость обладает хорошей смачиваемостью, то часть ее может прилипнуть к стенкам топливного бака, а часть — осуществлять свободное "парение" в виде шароподобных образований. Отсюда берут истоки и все последующие проблемы: вместе с топливом в подающую магистраль жидкостного ракетного двигателя могут устремиться газовые пузыри. В результате двигатель, "захлебнувшись", выйдет из строя. Для устойчивой его работы необходимо обеспечить подачу компонентов топлива под определенным давлением и неразрывной струей. А это уже конкретизировало задачу: в условиях невесомости надо найти надежный способ разделения продуктов наддува и компонентов топлива.
Пытливый ум изобретателя предложил оригинальное решение проблемы: жидкость из топливных бачков вытеснялась специальными мягкими (наподобие детского надувного шарика) оболочками-мембранами, приводимыми в движение сжатыми газами. Так родилась конструкция "стартера" для обеспечения условий запуска двигателя в условиях невесомости. Ее автором был инженер И.Л. Лось. Идея оказалась очень плодотворной и впоследствии неоднократно применялась при решении многих подобных задач, получив название "система малой тяги".
Проектирование велось широким фронтом. Интересно, что в молодом конструкторском бюро к работам была привлечена большая группа вчерашних выпускников вузов и, в первую очередь, набиравшего силу физико-технического факультета Днепропетровского госуниверситета. Многим из них такая задача была поставлена как тема коллективного дипломного проекта.
И опять, как и при проектировании первых баллистических ракет, столкнулись с информационным голодом, отсутствием литературы по самым, казалось, простым исходным материалам проектирования конструкций подобного класса.