В 1962 году его группа выпустила проект многоразового авиационно-космического комплекса перехвата, а вскоре в НИИ-2 приказом главкома ПВО страны, маршала Сергея Бирюзова, было создано самостоятельное Управление по космическим системам НИИ-2 во главе с Чембровским — фактически первое в стране подразделение будущих космических войск. Спектр исследований управления был широк: разведка космических объектов, распознавание их образов, удаление космического мусора и отработанных блоков ракет, осуществление помощи экипажам, выполнение монтажных операций и многое другое.
Новому подразделению не хватало данных, поэтому в его интересах в программу первого группового полета кораблей "Восток-3" и "Восток-4", состоявшегося в августе 1962 года, был введен учебный космический бой. "Восток-3" с Андрияном Николаевым на борту являлся условной целью, а "Восток-4" с Павлом Поповичем — перехватчиком. Вручную управляя системой ориентации, Попович наводил свой "перехватчик" на "врага" и фиксировал результат.
Тринадцатого сентября 1962 года, через месяц после группового полета, научно-техническая комиссия Генштаба заслушала доклады космонавтов о военных возможностях кораблей "Восток". Вывод звучал так: "Человек способен выполнять в космосе все военные задачи, аналогичные задачам авиации (разведка, перехват, удар). "Восток" можно приспособить к разведке, а для перехвата и удара необходимо срочно создавать новые, более совершенные космические корабли".
Что характерно, такие корабли уже вовсю разрабатывались, хотя и не в подразделении Олега Чембровского. На основе пилотируемого орбитального корабля "7К-ОК" ("Союз"), который проектировали конструкторы ОКБ-1 Сергея Королева, планировалось создать космический перехватчик — "7К-П" ("Союз-П"). Идея встретила поддержку в лице военного руководства, поскольку уже были известны планы американцев по выведению на орбиту военной станции "MOL", и маневрирующий "Союз-П" стал бы идеальным средством для борьбы с такими аппаратами.
Однако из-за большой загруженности проектами ОКБ-1 пришлось отказаться от заманчивой военной программы. В 1963 году все материалы по кораблю-перехватчику "Союз-П" и кораблю-разведчику "Союз-Р" были переданы в Филиал № 3 ОКБ-1 при куйбышевском авиазаводе "Прогресс". Начальником филиала в то время был ведущий конструктор Дмитрий Козлов.
Двухместный корабль "Союз-П" предназначался прежде всего для изучения зарубежных космических аппаратов. Его габариты: длина — 6,5 м, герметичный объем — 13 м3, масса — 6,7 т.
Предполагалось запускать корабль "Союз-П" на орбиту изучаемого спутника. Дальнейшее сближение должно было осуществляться вручную космонавтами. После подхода корабля к цели экипаж проводил бы ее внешний осмотр и идентификацию. При необходимости один из пилотов мог выйти в открытый космос, подлететь к изучаемому аппарату с помощью ракетной установки, разрабатываемой на заводе "Звезда", и закрепить на его корпусе заряд, который подрывался бы после отхода "Союза-П" на безопасное расстояние. Впрочем, через некоторое время заказчики сочли такой вариант "7К-П" технически сложным и опасным для экипажа корабля: ведь на аппарате противника могла стоять система подрыва, аналогичная советской АПО. Поэтому от него отказались.
В 1964 году в Филиале № 3 ОКБ-1 был предложен альтернативный проект корабля-перехватчика "7К-ППК" ("Союз-ППК"), оснащенного восемью ракетами "космос-космос". Выводить судно на орбиту предполагалось с помощью специальной модификации ракеты "Р-7", получившей обозначение "11А514". Изменилась и схема действия системы. Корабль по-прежнему должен был сблизиться с орбитальным аппаратом противника, но теперь космонавты не покидали "Союз-ППК", а визуально и с помощью бортовой аппаратуры изучали объект, принимая решение об уничтожении. В случае принятия такого решения (понятно, что санкцию должен был дать как минимум Центр управления полетами) корабль удалялся на расстояние до 1 км от цели и расстреливал ее мини-ракетами. Ракеты должны были изготовить в тульском Конструкторском бюро приборостроения, возглавляемом Аркадием Шипуновым. Миниатюрный аппарат представлял собой модификацию противотанкового управляемого реактивного снаряда, уходящую к цели на мощном маршевом двигателе и маневрирующую в космосе за счет включения маленьких "пороховичков", которыми была утыкана ее передняя часть.
Однако в 1965 году проекты "7К-П" и "7К-ППК" закрыли, поскольку в ОКБ-52, руководимом Владимиром Челомеем, параллельно разрабатывался автоматический истребитель спутников "ИС", а его тематика оказалась более приоритетной.