稍后，1953年10月，设计任务书更改为：弹头部分重量增加到5．5吨，飞行距离不变。采取后一决定是受到非官方消息的影响而做出的。该消息披露了新一代热核原子弹头的技术总体情况，消息来源是此领域的思想家之一，后来的科学院院士安德烈·德米耶里耶维奇·萨哈罗夫。稍后清楚了，这种弹头的重量可以成倍地减小。但是，火箭发动机已经开始研制，而且，所设计的推力“储备”，日后在实现航天计划中起到关键作用。
1．10 伟大的 “7”
随着Р—2的装备部队，科罗廖夫作为弹道火箭总设计师的地位大大增强。官方按级呈报为其申请斯大林奖金，因斯大林在那一年逝世，该奖未能评审。总设计师委员会除得到分配给他们的苏联科学院通信院士补充名额外，还受到嘉奖。
1953年12月，第一特种设计局准备了关于研制远程弹道火箭7Р（后改称Р—7） 的方案草稿。其中已经提出，建议用火箭7Р发射人造地球卫星，以及发射宇宙仪器设备到其他星球。1954年1月，总设计师会议召开，会议形成了对火箭7Р的技术要求，协调了主要战术技术特性，制订了设计和试验阶段。
最终，1954年5月20日，苏共中央委员会和苏联部长会议通过了关于研究、制造、试验洲际火箭 Р —7（8К71）的第 956 —408сс号决议。
进入了草图设计阶段。这时，第一特种设计局的科研人员审阅了超过半百的“捆绑式”布局方案。最终，采纳的不是最优方案，而是可以利用许多现有制造技术工艺成果的方案。
捆绑式火箭Р—7由五个组件构成（实际是一级火箭）：中央组件А和四个对称环绕其周围的锥形组件Б，В，Г和Д90。所有组件的发动机在发射时同时启动，侧面组件的燃料箱排空之后便分离出去（一级），而中央组件（二级） 继续飞行。在这种情况下，组件的内部布局与火箭Р —5 相同，这大大简化了设计人员和工艺人员的工作。对他们而言，仅仅组件之间的联结部件以及燃料供给主通道是新的。燃料主要成分位于每个组件的下燃料箱（燃烧物） 和上燃料箱（氧化剂）。辅助成分（用于燃料箱增压的液态氮以及用于涡轮泵机构传动的过氧化氢），位于直接安装在发动机支架下面的钍钢瓶内。
这种布局的主要缺点是，分离之前组件А仅部分排空。结果是，之后中央火箭不得不携带着无效载荷到达目的地。但是，“捆绑”产生的总功率弥补了一切。这不仅是进步，这简直是火箭历史上真正的跃进。
当然，在草图设计阶段，不得不确定发动机。ОКБ—456 开始制造发动机，该设计局的领导人是瓦列金·彼得洛维奇·格鲁什科，地点是莫斯科郊区希姆基91的航空基地。
火箭发动机“大”专家格鲁什科从青年时期就对宇宙航行非常着迷，而其设计师事业则是从列宁格勒燃气动力实验室（ГДЛ） 92开始的。1933年，该实验室部分专家来到莫斯科，成为火箭科学研究所的成员。5年以后，格鲁什科以被捏造的“破坏”罪名遭到逮捕，被关进“沙拉舍克（шараг）”——附属于图申斯克发动机制造厂的内务部第四特别分部设计小组工作。1944年8 月提前释放，过了几个月，他被送到德国，研究德国人制造弹道火箭А—4（V—2） 的经验。
战后，格鲁什科设计局的第一个任务是设计РД—100 ，这完全是仿制瓦尔特·基尔为 А —4 研制的“白羊星座”发动机。当然，开始的问题是要建设生产基地，将位于希姆基废弃的工厂恢复，并根据新的任务重新装备。考虑到以后的工作决不限于仿制德国产品，格鲁什科决定把事业扩大。于是，工厂内建起了科研实验室、综合实验台设备、试验站。1947年9月，在设计局近旁较高的沟壑斜坡，小河希姆基转弯的地方，人们打下了建设未来试验站的第一根小桩。由于这里找不到对自由燃烧火焰必不可少的落差极大的坡地，因此，格鲁什科提出试验台的结构应做成倾斜的（倾斜45 °）。建设以飞快的速度进行着，到1948年5月，试验台的装配，以及控制室均告完成。1948年5 月24 日，试验台上成功地进行了РД—100发动机的烧试，这无疑是祖国火箭发动机的里程碑。
格鲁什科和德国专家们紧密工作，但是，他们当中少有发动机专家，而从某个时刻起，他们已经不能在解决这样或那样的原则性设计问题上给予帮助。为了前进，ОКБ —456 的研究人员只得独自开创理论和试验基地。设计局以自己的力量设计出 КС —50（非正式地称其为“侏儒”）燃烧室。它不仅可使用酒精和氧，还可使用其他复合燃料，甚至含氟的氧化剂和铍氢化物乳化剂这样奇异的燃料。而КС—50本身，则成为试验火箭发动机ЭД—140的心脏。为试验该发动机，1949年为其建造了专用试验台。
在为洲际弹道火箭Р—7选择燃料成分时，格鲁什科为难了。增加酒精发动机尺寸，已经不能取得所需的效果，对火箭Р—2的发动机РД—101和火箭Р—5 M的发动机РД—103М的研究已经表明这一点。很明显，任何情况下都不能再使用酒精作燃料，应改用煤油，因为煤油有更多卡路里，而且，工业界也对煤油掌握得更好。但这种改变造成了巨大的困难：煤油在氧气中燃烧后的生成物，比酒精在水溶液中燃烧的生成物，温度高出近1000℃。当时的冷却性能远不如今，所以不得不借助燃料去冷却燃烧室壁板。例如，当使用燃料的第二种成分氧化剂时，便利用快速挥发的氧进行冷却。冷却问题的复杂性还在于，为保证煤油发动机的最优特性，必须提高燃烧室内的燃气压力，与酒精发动机燃烧室达到的压力相比，至少要提高一倍。
所有这些困难，只能借助独特的结构方案得以克服。但原则上仍有一个问题没有解决，那就是，使用液态氧的火箭在军事方面不利。上面已经说过，用液态氧作为氧化剂，就不能允许将加注好燃料状态下的大型火箭储存，这就大大降低了战斗准备性。早在20世纪40年代，德国人就知道，液态氧在其生产和使用之间的一段时间空当内不断损失，在发射火箭А—4时，损失竟达到50%！根据Р—5М在战区使用的结果，这些不利数据得到确认：正是在容易导致武装冲突的复杂国际局势情况下，利用现有部署这些火箭设施的方案，变得特别困难。Р—5М不能在注满燃料状态下储存30昼夜，因为火箭的液态氧储量不足。因此，为补充储箱中挥发掉的，就需要利用恒温液罐车，将液态氧从生产厂运到火箭所在地，或者在火箭部署区域设有这种工厂，但这就使火箭设施失去了移动性，并使其容易遭到破坏者和敌方飞机的伤害。
了解到液态氧这些缺点，格鲁什科建议，用硝酸代替液态氧。它是一种最强的氧化剂，只要碰到一滴硝酸，易燃物质便会起火自燃。但是，习惯了用氧的科罗廖夫，早在战前就坚决反对。他指出，有的时候，火箭使用毒性极高的酸需要特别措施保证其使用安全。总设计师在第一次的认真争论中给出了计算：硝酸作为氧化剂不能保证火箭在给定尺寸下达到洲际航程。
格鲁什科早在1948年春就开始研究用煤油代替酒精的问题。那时，根据政府下达的任务，他试图在德国经验基础上，制造使用氧和煤油的大型火箭РД—110。简单的燃料替代没有结果，首批具有“德国”结构的球形燃烧室单个机件，在点火试验时即发现许多问题。例如，出现了压力高频振荡，导致结构趋于破坏。增加燃烧室尺寸及其内部压力，只会使振动增强。在ОКБ—456 工作的德国设计师维尔纳·鲍姆，同样对试验结果给出了负面评价。
于是明确：为制造使用氧—煤油的大推力发动机，不能采用单燃烧室方案，必须改用有数个燃烧室的方案。除去保证燃烧过程稳定外，多燃烧室方案还可减小发动机高度和重量。关于多燃烧室发动机这一革命性创想绝非一日之功。格鲁什科团队进行了单燃烧室试验发动机ЭД—140的试验，以找到新结构方案，就在那时，首次洲际捆绑式火箭的研究工作开启，并开始设计发动机РД—105 作为这一火箭的第一级，而发动机РД—106 作为第二级。两台发动机是同时研制的。格鲁什科设想，数年之后定能克服困难，包括与高频振动有关的问题。1953年，任务有所变化，弹头重量增加至5．5吨，而发动机РД—105和РД—106一时不再需要。
当懂得了新的载荷用单燃烧室发动机“拖不动”的时候，格鲁什科决定，将4个类似的燃烧室（每个都是ЭД—140的改进型） 组成统一组件，共用一套泵和管道机件。因而，发动机高度减小了，尾舱重量和火箭总重量均可减轻。模块结构的基本原则使得发动机的批生产在现有生产中不必作大的改动。
多燃烧室概念在许多年内都是ОКБ—456的“脊梁”，这一级别的首批发动机РД—107和РД—108用于火箭Р—7。总体上它们都是一样的，但也有很大区别。РД—107安装在侧面，而РД—108 安装在中央组件A。捆绑式构图意味着，第一级（即“侧耳”） 燃料用尽之后应该脱离。但此时飞行还没有结束，中央组件的发动机仍旧在工作，总燃烧时间达到250 秒，也就是说，比从前用于控制的石墨舵面所能承受的时间多了两倍。此外，这些舵面有严重缺陷：因为燃气流在舵面受到抑制，因而发动机装置产生损失。需要找到原理上全新的方法。这时，科罗廖夫的副手瓦西里·巴甫洛维奇·米申93建议，不使用石墨舵面作为控制机构，而采用辅助的相对小推力的（主推力的1/6）回转燃烧室作为舵机。此时，中央发动机РД—108区别于侧面发动机РД—107的是，有4个（原有2个） 燃烧室舵机，节气门结构也有区别。
格鲁什科知道，主发动机的工作量几乎“压垮”他的集体，于是要求ОКБ—456不要分心到小推力燃烧室上。因此，这个方向舵发动机的设计任务就交给了第一特种设计局的第12分部。该分部的领导人是米哈伊尔·瓦西里耶维奇· 缅尔尼科夫94。
因此，火箭Р—7的发动机装置总共应该有32个燃烧室：20个主燃烧室，12个方向舵燃烧室。
方案研究工作在发动机原型机比例模型上进行。例如，为了验证32个燃烧室的燃料同时点燃，在主点火试验台旁边又建起单独的试验台，用此试验台对共性问题进行了几千次不进入主状态的发动机“烧试”。燃烧室的主状态研究同时进行。最终，ОКБ—456的工程师们，掌握了制造氧—煤油发动机主要机件的经验，即燃气压力60大气压[1]或更高压力的燃烧室。
工作量的增长要求扩大试验台基地。科罗廖夫建议，将发动机试验转到扎戈尔斯克的НИИ—88第二分部的试验台上进行。但格鲁什科反对，他在写给上级机关的信中尖锐地指出，如果基地转到扎戈尔斯克，对火箭Р—7发动机的试验有客观困难：无法在原地进行试验，工程师们将被迫在城市之间“游历”——从希姆基到扎戈尔斯克乘汽车就要用4 小时。格鲁什科的论点起了作用，发动机试验台建在了希姆基。
1954年7月24日，Р—7火箭的草图设计完成。8月，经过部际专家委员会审阅并通过，协作单位收到技术任务书。为研制火箭试飞样机，共调动了二百多个科研院所、设计局、工厂。
在没有完成草图设计之前，当年3 月，苏联政府下令，寻找新火箭的靶场。当时没有一个人能料到，这一靶场日后成为了地球首个航天器发射场。
注 释
[1]．1 标准大气压=101．35kPa。