Ракетопланы, согласно Владимиру Челомею, представляли собой пилотируемые воздушно-космические самолеты многоразового использования. По сравнению с баллистическими кораблями "Восток", которые разрабатывались в тот период в ОКБ-1 Сергея Королева, ракетопланы ОКБ-52 должны были обладать способностью к маневрированию на орбите для сближения с другими космическими судами, их инспекции, а в случае необходимости — захвата.
Конструктивно ракетопланы подразделялись на три основные группы.
Первая группа — устройства типа "Капсула"; они имели форму конуса с затупленным носом, что позволяло снизить перегрузки и обеспечить более высокую теплозащищенность, но при этом лишало аппарат маневренности, исключая выбор места посадки. Посему предполагалось использовать комбинированную систему, получившую название "Кожух": капсула становилась теплозащитной оболочкой, внутри которой размещался аппарат самолетного типа со сложенными крыльями и оперением. После прохождения зоны максимального нагрева кожух сбрасывался, а крылатый аппарат с летчиком на борту осуществлял маневр и посадку на аэродром.
Вторая группа — ракетопланы типа "Конус", предназначавшиеся для перехвата вражеских спутников; они также имели форму конуса, но слабо затупленного и снабженного хвостовыми стреловидными рулями. Приземление на ракетоплане "Конус" могло осуществляться по нескольким схемам: например, парашютирование отделяемой кабины и катапультирование пилота.
Третья группа — ракетопланы типа "Крылатые"; они выглядели как классические самолеты и позволяли осуществлять посадку в заданном районе в любое время дня и ночи. Однако главной проблемой при их проектировании была теплозащита, поскольку крыло и заостренный нос подвергались высоким тепловым нагрузкам в плотных слоях атмосферы. "Крылатые" должны были стать космическими бомбардировщиками, истребителями спутников, разведчиками и возвращаемыми космическими станциями.
Двадцать первого мая 1960 года идеи Владимира Челомея обсуждались на научно-техническом совете Государственного комитета по авиационной технике (ГКАТ). Главный конструктор рассказал о межпланетном космоплане, о ракетоплане в варианте истребителя спутников, о крылато-баллистической ракете с самонаведением для поражения надводных и наземных целей, об управляемом спутнике-разведчике для целеуказания противокорабельным крылатым ракетам, о носителях с массой полезного груза 10–12 т, а также о дальнейших разработках в области проникновения человека в космос. Доклад был встречен с одобрением.
Четвертого июня состоялось заседание у заместителя Председателя Совета Министров Дмитрия Устинова с рассмотрением космических проектов ОКБ-52, на котором Сергей Королев высказал свою точку зрения на развитие ракетной техники, поддержав начинания Владимира Челомея. С учетом благосклонного отношения к предложениям ОКБ-52 во всех инстанциях 23 июня 1960 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров "О производстве различных типов ракет-носителей, спутников, космических кораблей для военного применения в космосе в 1960–1967 годах", в котором бюро Челомея поручалось заняться конструкторскими работами по темам "ракетоплан", "космоплан", "управляемый спутник" и "управляемая боеголовка".
Специалисты в Реутове немедленно принялись за дело. Коллектив был усилен сотрудниками авиационных конструкторских бюро Владимира Мясищева и Семена Лавочкина. И прежде всего инженеры взялись за разработку универсальной ракеты "УР-200", способной забросить боеголовку на межконтинентальную дальность или вывести груз на низкую околоземную орбиту. Без такого инструмента Владимир Челомей не мог рассчитывать на реализацию своих амбициозных планов.
Следующим приоритетным направлением стали ракетопланы "Р-1" и "Р-2", запускаемые на орбиту носителем "УР-200". Беспилотный ракетоплан "Р-1" создавался для проверки всех агрегатов и систем в "боевых" условиях на орбите. На пилотируемом ракетоплане "Р-2" помимо испытательных задач предполагалась отработка космонавтом процедур контроля за оборудованием и наблюдения из космоса. Полная масса ракетопланов "Р-1" и "Р-2", оснащенных складным крылом переменной стреловидности, составляла по 6,3 т для каждого. Штатная траектория полета включала эллиптическую орбиту с перигеем 160 км и апогеем 290 км; полное время полета не должно было превышать 24 часов. Интересно, что с самого начала Челомей ставил перед своими подчиненными задачу создания космического аппарата, которым мог бы управлять рядовой летчик военной авиации, посему даже схема полета ракетопланов оптимизировалась таким образом, чтобы перегрузки на всех этапах не превышали привычные для таких пилотов.