通过联合试验，人们明确了一点，即P—7导弹并不适宜对美国实施“报复性打击”——原因很简单，它无法飞抵美国国土。而携带新型结构弹头的 P —7A（8К74） 看起来似乎更有希望。对新型“小七”的试验是于1959年12月23日，从编号为И1—1导弹的试射开始的。新型战斗部的质量为3吨。总共进行了8次试验，其中7次试验全部完成了试验任务。1960年9月12日，P—7 A导弹开始装备部队。
由于“小七”能够飞行的距离远远超过勘察加军事基地所在地，所以早在1956年的时候，就决定在太平洋水域进行发射试验。为了保障这个名为“水域”的试验，需要部署游动的测量站点。这类测量站点所需设备的研制任务由НИИ—4МО承担，总指挥由研究院的副院长秋林19上校担任。
苏联的第一批游动站点首先建成了测量站点。它们装备了“拖网”遥测设备、“卡玛”雷达站以及光学胶片记录设备。为了消除天线和光学设备的摇摆，还设计了专门的稳定平台。
移动平台的主体由波罗的海造船厂以“顿涅茨克盆地”货船的设计为基础建造。最终建成了第四太平洋水文考察队，它由4 艘船组成，分别是“西伯利亚”号、“库页岛”号、“苏城”号（后来更名为“斯帕斯克”号），还有一艘移动通信船“楚科奇”号。考察队由后来升任海军少将的马克休特20领导。船队的主要人员和核心小组大多是从НИИ—4МО的工作人员中选拔的。
很快，新的问题又出现了。涅捷林元帅向赫鲁晓夫汇报称，船队已经准备就绪，可以从列宁格勒出发沿着安全的航线向太平洋前进。由于担心可能出现的挑衅，赫鲁晓夫不允许船队穿过苏伊士运河或绕过非洲，而要求船队从北海穿越。这就需要在船上增加除冰加固装置。为此秋林火速飞抵列宁格勒，但是船厂却未能向他提供任何帮助，直到最后莫斯科直接干预并发出指令后，事情才有所进展。
1959年6月6日，船上升起了苏联海军舰队水文测量船的旗帜。同年秋，船队抵达彼得罗巴甫洛夫斯克—勘察加海域。
1959年9月18日，人们对测量船上的设备进行了测试，而当时编号为И1—1 T的P—7导弹是从“小鸡”军事基地发射的。10月3日，船队首次进入太平洋的开阔水域，沿航线向爪哇群岛前进。
10月22日，进行了“水域”试验计划中的首次 P —7 导弹试射。试验结果确认了海上测量船的工作能力。现在可以利用这些测量船来跟踪洲际导弹的全射程飞行了。但就在这“闪光”的时刻，船队的队长海军少将马克休特却在1961年4月被枪决了。
3．5 “E 舱段” 和无线电控制站点
科学界对于科罗廖夫在研制航天运载火箭和第一颗人造地球卫星的过程中所做出的贡献给予了高度的评价。1958年6月20日，苏联科学院召开全体大会，总设计师被推选为技术科学分部“力学”专业的院士。
长久的梦想终于成真，此后科罗廖夫可以专心搞航天科技了。国家和学术界达成了共识：与制造威慑性武器、提高国家的国防能力相比，这个人类活动新领域的作用同等重要。科罗廖夫的下一个目标是月球，在这方面他同样打算占据尽可能多的优势。
为了把征服月球的想法变成苏联的国家计划，1958年1 月28日，科罗廖夫和俄罗斯科学院应用数学所的所长科尔德什院士联名向苏共中央委员会发出信函。信中描述了月球计划的两个要点：第一，在月球可见的一面进行撞击； 第二，飞越月球并拍照其背向地球的一面。赫鲁晓夫同意了该计划，之后项目进入具体的实施阶段。
月球计划考虑了几种不同类型的航天器：E—1（“月球—A”）用于撞击月球，并将苏联的标志物带到月球表面（落在月面的速度超过3千米/秒）； E—2（“月球—Б”） 将飞越月球，对月球背面成像并通过无线电信道向地面传送图像； E—3（“月球—В”） 在月球降落，并在其表面产生明亮的闪耀光点； E—4（“月球—Д”） 计划降落在月面并产生氢弹爆炸。
设计师们首先面临的困难是将人造卫星从近地轨道推向地月轨道，这需要将其飞行速度从第一宇宙速度提高到第二宇宙速度。为此，“小七”运载火箭已经无能为力，必须要加装第三级助推火箭。
1958年3月20日的苏联政府决议中，人们开始考虑研制月球卫星，并基于P—7 A火箭研制三级火箭8К72 ，使其能够达到第二宇宙速度并将月球探测器送到月球上（第一种方案），或实现月球飞越飞行（第二种方案）。该项目的设计、研究、制造过程仅用最短的时间——因为科罗廖夫还是担心大洋彼岸的对手会超过他们。
从一开始格鲁什科就承担了第三级火箭方案，又称作“E舱段”的研制工作。他相信，在太空中点火的航天推进火箭不适宜采用煤油和液氧。由他领导的第456设计局，已经有很多年在研究新的燃料非对称二聚联氨（庚基，公开出版物上又称НДМГ） 21。为了确定其性能，设计局与国立应用化学研究所一道，利用燃烧室模型进行了试验，试验用的氧化剂采用的是液氧。试验显示，与煤油相比，新型燃料能够提供大得多的推力。新燃料的冷却特性能与煤油相似，但是温度升高时，其较低的分解温度却要求采取特殊的措施，避免过热。
一切进展得都很好，然而在政府决议中并没有指定“E 舱段”发动机由谁来研制：第456设计局展开了与考斯伯格22领导的第154试验设计局（第154特种设计局，沃罗涅日） 之间的竞争。最终确定以PД—107舵机燃烧室为基础，利用完善P—7过程中所得到的所有余量来研制新发动机。
两个研究机构展开了研制第三级火箭发动机的竞争。
第456设计局研制的发动机被命名为PД—109。它的结构体现了很多当时的最新技术。为了进行试验，设计局生产了12个截短的燃烧室和40 个常规的燃烧室、7 组涡轮泵组件、35 套自动控制装置，以及超过20种燃料和氧化剂的混合头。
点火试验始于1959年，在试验台上的发动机点火试验中，安装了专门的压力舱，其剩余压力只有1毫米汞柱[6]左右——已经很接近真空了。燃烧室的研制经历了巨大的困难。在以燃料箱来提供燃料组分的情况下，超过80次的燃烧室试验证明，推力并没有上升到计算值的大小。庚基出现了周期性的分解，甚至出现了燃烧室壁被烧穿的情况。
到1959年中，很多问题都得以解决，所有自动控制组件都安装到了发动机上。又进行了超过70次的燃烧试验，燃烧持续时间达到了250秒。
与计算结果一致，和传统的液氧—煤油发动机相比，PД —109发动机几乎将送往月球的载荷设备质量提高了一倍，也将后来载人飞船的质量增加了23%。但是时间不等人——科罗廖夫无法再忍受新型发动机研制带来的延迟。PД—109 发动机没有赶上首次月球卫星的发射，P—7A的第三级火箭安装了考斯伯格团队所研制的发动机。为了争取领先地位，总设计师不得不牺牲了运载火箭的效率。
采用常规液氧 —煤油燃料组分的 PO —5 发动机（又名 PД —0105 ，8Д714）是在最短的时间内研制并试验完成的，总共只用了9个月。能够创造这个纪录是因为考斯伯格有几乎所有需要的东西：“小七”运载火箭的舵机燃烧室，还有他们自己研制的完善的涡轮泵组件。尽管如此，在这一型的“E舱段”发动机上依然采用了许多不同寻常的技术解决方案。例如，考斯伯格在选择燃料储箱的增压气体时没有采用氮气，涡轮发电机的燃料也没有采用过氧化氢。他同样用煤油和液氧取代了氮气和过氧化氢。此外，涡轮泵组件中的气体也不是简单地排出去的，而是通过气液分配器和舵机的反作用喷管，参与了对舱段运动的控制。原创的技术还有燃烧室系统，该技术减小了发动机的质量，并提高了其工作性能。
“E舱段”是在核心舱段“A”依然工作的状态下点火的——也就是说它点火时，“小七”运载火箭的中心舱段发动机依然在燃烧。可以理解，“E舱段”发动机的火焰可能会意外地损坏运载火箭的中心舱段并引起无法预测的后果。所以在A舱段的顶部安装了有热防护涂层的反射流板以及网格状过渡舱段。
“E舱段”的控制系统是在比留金的领导下研制的。最困难的任务是在与中心模块分离后的控制任务的“交接”，这不只需要修正第三级的运动，而且还要在6分钟的加速过程中将其可靠地控制到奔月轨道，并根据获取的速度准确地关闭发动机。此前在P—7A助推器工作的主动段，当所有三级发动机的控制系统都处于工作状态时，需要计算出后续的飞行弹道，并将其注入到弹载控制系统中。这些前沿的工作是由以斯捷克洛夫命名的数学研究所的学者们，与位于堡舍沃的НИИ—4МО的弹道学家们共同承担完成的。
运载火箭的无线电控制系统也需要进一步完善，这一工作由梁赞斯基负责完成。一开始，НИИ—4МО计划采用专门的设备“大象”系统建立独立的无线电控制站点。但是从1 号测控站获得的经验说明完全没有必要，该站点几乎完全拷贝了位于秋拉塔姆的1号测量站的工作。经验证明，为了缩短建设时间并提高效率，直接使用基地已有的无线电控制站点A和Б更简单，这两个站点都是为了修正P—7导弹的飞行而部署的。
无线电控制站点应该按相对于导弹飞行轨迹对称的两侧，从发射点到距离发射点276 千米的地方部署：A站点布置在塔尔图岗村（哈萨克斯坦科兹省齐林斯基区），而Б站点部署在托戈兹村（哈萨克斯坦阿克纠宾斯基省舍尔卡斯基区）。无线电控制系统包含了8 个设备，都安装在汽车通用车体上。与A控制站点同时部署的还有备用物资13台汽车、2个用于天线定向的帐篷。在其镜像点配备了4台备用车。
在发射第一颗卫星的时候，并没有使用无线电控制站点——当时P—7导弹的运载火箭改型要实现轻量化，不得不将所有与无线电控制相关的设备都去掉了。但是向月球“发射”卫星没有控制设备是不行的。无线电控制系统应当在导弹飞行第110 秒，在级间分离前开始和火箭通信，而在第300~310秒期间，发出预备关机（A模块主发动机关机） 和主关机指令（A模块舵机发动机关机） 后停止工作。在这段时间内，控制系统应当对火箭运动进行修正，以便“E舱段”准确地在弹道学家们计算出的区域将发动机点火。
之后，人们对航天测控系统的基本结构进行了改造。1958年7月12日总参发出指示，撤销位于依斯古珀村的5号测控站，位于新西伯利亚的12号测控站迁至科尔帕舍沃城（托姆斯克州） ，早先被撤销的8 号测控站最终还是在莫斯科郊区的晓尔科沃城重新部署。此外，各个测控站点的设施也进行了改造：老旧的炮瞄雷达 —2Д、“山谷百合”、 “额尔齐斯”等系统开始被新的弹道测量雷达“卡玛—E”所替代。
然而在征服太空的“月球”计划阶段，航天测控系统最重要的创新在于建立了临时测控站，以它为基础，后来建立了深空测控站伊夫帕托里斯基中心。该站于1958年部署到了斯米伊兹斯卡娅观测站（第41 E测控站） 旁边克里米亚的“猫儿”山上。临时测量站点（就像勘察加半岛上叶利佐沃附近的6 号测控站一样） 装备了由НИИ—885研制的基于全新工作原理的设备，该设备按照当时的特定条件，被称作“PTC—E1 ，2”。后来该设备经不断改进，成为探月飞船的多功能无线电控制系统，从飞船接收遥测信息、光学相机的影像，并确定远在几十万千米外的卫星的运动轨迹。为了记录接收到的信号，这些站点还配备了使用带孔胶卷的磁记录仪，为了复原影像，则使用了“伏尔加”照片放映机。
在所有这些繁琐的工作完成后，1958年9 月2 日公布的指令，确定于当月月初发射月球卫星。这条命令极大地激发了美国人在征服太空的领域内争取领先地位的雄心。他们跳过了制造地球卫星这一步，直接研制了研究月球和月球空间的“先驱者”23号航天器。1958年8月17日，在卡纳维尔角24发射了该系列的首颗重38千克的卫星，但是“雷神”火箭在飞行到第77秒时发生了爆炸。
由马克西莫夫25小组研制的苏联的深空探测器E—1则要重得多（187千克） ，其结构与第一颗简化卫星很相似，它的外形像一个球形容器，由两个半径为400毫米的半球形铝镁合金壳用48颗螺栓通过圆环框架连接。上半个球壳上安装了4 条杆状无线电发射天线，工作在183．6 兆赫； 2个质子捕捉器用于探测行星间气体； 2个压电式麦克风则用来记录流星体的撞击。在头部正中安装的纯铝制杆头部安装了传感器，用于测量月球的磁场。下半部球壳上安装了另外两个质子捕捉器和2个带状无线电传输天线。容器内的设备架上安装了2个无线电发送器、接收模块和遥测装置、科学仪器、银—锌蓄电池和氧化汞电池。