Разработка пилотируемых космических программ

От автоматических полётов Королёв и его коллеги перешли к подготовке пилотируемого полёта. Для этой цели была разработана ракета-носитель «Восток», началось конструирование одноимённого космического корабля. Главной проблемой была выработка надёжной методики возвращения аппарата на Землю. Прежде чем добиться желаемого результата, понадобилось семь раз запустить «Восток» в автоматическом режиме. 12 апреля 1961 года состоялся первый в истории полёт человека в космос: на корабле «Восток-1» космонавт Юрий Гагарин совершил виток вокруг Земли и благополучно вернулся. Весь полёт продолжался 108 минут. За это достижение Королев получил вторую звезду Героя Социалистического труда. В последующие годы под его руководством было осуществлены новые старты: в августе 1961 года в космос отправился «Восток-2», пилотируемый Г. Титовым, ещё через год – сразу два корабля «Восток-3» и «Восток-4», пилотируемые Николаевым и Поповичем, в июне 1963 года – «Восток-5» и «Восток-6» с Быковским и Терешковой. В октябре 1964 года на орбиту вышел многоместный «Восход-1» сразу с тремя космонавтами на борту, а в марте 1965 года, в ходе полёта «Восхода-2», впервые в истории был осуществлён выход человека в открытое космическое пространство (это сделал космонавт А. А. Леонов). Всего при жизни Королёва на его космических кораблях побывало одиннадцать человек. Конструктором и группой координируемых им учреждений были сконструированы космические аппараты серий «Венера», «Марс», «Зонд», искусственные спутники Земли серий «Электрон», «Молния-1», «Космос», разработан космический корабль «Союз».

В 1965 году с космодрома Байконур были запущены ракеты-носители «УР-500» с советскими спутниками «Протон» (в июле) и «Протон-2» (в ноябре). В 1968 году ракета-носитель «Протон-К» с разгонным блоком «Д» вывела на траекторию полёта к Луне советский беспилотный корабль «Зонд-4». Тот совершил облёт Луны и возвратился к Земле. В том же году аналогичный путь проделали «Зонд-5», на борту которого находились живые существа: черепахи, плодовые мушки, черви, растения, бактерии, и «Зонд-6». В ходе обоих полётов были сделаны фотоснимки поверхности Луны. В 1969 году Луну облетел космический корабль «Зонд-7».

Если в США космическая программа ещё в 1958 году была разделена на военную и гражданскую, то в СССР вся деятельность по освоению космоса проходила в едином русле. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы (НИОКР) и производство велись предприятиями оборонно-промышленного комплекса, объединёнными в 9 министерств, подведомственных Военно-промышленной комиссии (ВПК) Совета Министров СССР. Приёмка и эксплуатация техники находились в ведении Министерства обороны, а осуществлялись Главным управлением космических средств Минобороны СССР (ГУКОС), известным также как Управление начальника космических средств (УНКС). Работу ВПК и Министерства обороны, в свою очередь, контролировали оборонный отдел ЦК КПСС и секретариат ЦК. Из министерств «оборонной девятки» головным по созданию ракетно-космической техники было Министерство общего машиностроения (МОМ), чьи предприятия занимались разработкой и выпуском ракет, ракетных двигателей и космических аппаратов. Остальные министерства ВПК занимались поставками комплектующих изделий, приборов или систем.

УНКС, созданное в 1960-х годах, объединило все ведомства, не относящиеся непосредственно к несению боевого дежурства, включая полигоны Байконур и Плесецк. Подчинённые начальнику космических средств «космические части» осуществляли предстартовую подготовку и запуск космических аппаратов, а также контролировали их на орбите. Боевые космические системы в ведение УНКС не входили.

Научную сторону космических исследований координировал Межведомственный научно-технический совет по космонавтике, во главе которого стоял президент АН СССР. Роль головного НИИ по научным исследованиям космоса играл созданный в середине 1960-х годов Институт космических исследований. В области планетологии ему составлял конкуренцию Институт геохимии и аналитической химии им. Вернадского (ГЕОХИ). Медико-биологическими исследованиями занимался сначала Государственный научно-испытательный институт авиационной и космической медицины, а затем, с 1970-х годов, Институт медико-биологических проблем при 3-м Главном управлении Минздрава СССР.