Корабль "1КП" довольно заметно отличался от конечного варианта "Востока". На нем не было теплозащиты и систем жизнеобеспечения. Зато на нем установили блок солнечных батарей и новую коротковолновую радиостанцию "Сигнал". Чтобы компенсировать недостающую массу, на борт заложили тонну железных брусков. Пятнадцатого мая 1960 года с полигона Тюратам стартовала ракета-носитель "Р-7А" с дополнительной ступенью "Е". Она успешно вывела "1КП" на орбиту. Аппарат получил официальное название "Первый космический корабль-спутник". Через четыре дня по сигналу с Земли была дана команда на включение тормозной двигательной установки, однако инфракрасная вертикаль подвела: вместо того чтобы затормозить, корабль разогнался и поднялся на более высокую орбиту, на которой оставался до 1965 года. Сбой не обескуражил конструкторов — они были уверены, что справятся с проблемой.
Четвертого июня 1960 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР "О плане освоения космического пространства на 1960-й и первую половину 1961 года", в котором устанавливались сроки запусков кораблей-спутников. В мае 1960 года на орбиту должны были отправиться два "1КП"; до августа 1960 года — три "1К"; в период с сентября по декабрь 1960 года — два "ЗК" с полноценной системой жизнеобеспечения.
Поскольку американцы всерьез нацелились взять приоритет в области полета в космос первого человека, времени было в обрез. Конструкторы ОКБ-1 решили не повторять испытания "ПСП", а сразу готовить к полету "1К". Новый корабль отличался от предыдущего наличием теплозащиты и катапультируемого контейнера с подопытными животными, который создавался как один из вариантов капсулы для будущих полетов человека. Поскольку на этот раз спускаемый аппарат должен был вернуться на Землю, его снабдили парашютной системой. Парашют выпускался по сигналу барометрических датчиков на высоте порядка 10 км, а после снижения до высоты 7–8 км отстреливалась крышка люка и катапультировался контейнер с животными.
Двадцать восьмого июля 1960 года с полигона Тюратам стартовала ракета "Р-7А" с кораблем "1К" № 1. На борту находились подопытные собаки Лисичка и Чайка. Однако на 24-й секунде полета из-за возникших высокочастотных колебаний взорвалась камера сгорания блока "Г". Еще через десять секунд ракета развалилась, упав на территории полигона. Спускаемый аппарат разбился при ударе о землю, собаки погибли. Подлинную причину колебаний так и не выяснили, списав неудачу на отступление от технологических норм. Страшная гибель собак подстегнула конструкторов к созданию надежной системы аварийного спасения (САС) на этапе выведения. В этой разработке принял участие сам Сергей Королев, весьма озабоченный большим количеством отказов ракет на первых минутах полета.
К следующему запуску готовились с особой тщательностью. Девятнадцатого августа 1960 года успешно стартовала очередная ракета-носитель "Р-7А", выведшая на орбиту корабль "1К" № 2, получивший официальное название "Второй космический корабль-спутник". На его борту находились собаки Белка и Стрелка. Помимо них там же разместили и другие биологические грузы: крыс, мышей, насекомых, растения, грибы, пакеты с семенами кукурузы, пшеницы и гороха. Довольно большой объем заняли научные приборы для исследования космических лучей и телевизионная система "Селигер" с двумя передающими камерами, разработанная ленинградскими инженерами из НИИ-380. Система "Селигер" должна была не только передавать изображение находящихся в кабине собак (а впоследствии — космонавта) в реальном времени, но и послужить прототипом более совершенного комплекса "Байкал", который мог бы считывать построчно снимки, сделанные фотоаппаратом будущего орбитального разведчика. Суточный полет двух "звездных" собак прошел почти идеально, только перед посадкой выяснилось, что опять отказала инфракрасная вертикаль. Чтобы избежать повторения инцидента с первым кораблем-спутником, было решено сажать второй с помощью солнечной системы ориентации. Корабль с собаками приземлился благополучно, отклонившись от расчетного места всего лишь на 10 км. Триумф не заставил себя ждать: советские конструкторы в очередной раз продемонстрировали миру свое превосходство над заокеанскими конкурентами.