Объем предполагавшихся работ включал в себя создание не только топлив с высокой энергетикой, но и новых металлических и неметаллических высокопрочных и теплостойких материалов, технологий их изготовления и соответствующей производственной базы. Предстояло спроектировать и построить специальные испытательные стенды, оснащенные современными измерительными средствами и оборудованием для испытаний. Требовалось придумывать и разрабатывать новые системы управления, поскольку твердотопливные двигатели имели большие разбросы по тяге, которые в отличие от жидкостных двигателей полностью устранить какими‑либо регулировочными устройствами было крайне сложно. Наконец, требовалось осуществить целый ряд основополагающих научно‑исследовательских работ по теоретическим вопросам в области баллистики и динамики полета твердотопливных ракет, в области прочностных расчетов, материаловедения, программирования и вычислительной техники.
Как и во многих других ракетных программах, в развитии твердотопливного направления ракетной техники значительную роль сыграл Д. Ф. Устинов. Именно по его инициативе в середине 1950‑х годов все специализированные конструкторские бюро его министерства – ленинградское ЦКБ‑7, пермское СКБ‑172, свердловское ОКБ‑9 и несколько других – были включены в большую программу освоения новых типов твердых ракетных топлив. Основные же исследования и подготовка к промышленному производству компонентов твердого топлива возлагались на специализированные институты.
Одним из лидеров среди них в те годы стал НИИ‑125, возглавлявшийся Б. П. Жуковым, где работали в направлении повышения энергетики баллиститных твердых топлив, увеличения размеров твердотопливных шашек и их массы.
Борис Петрович Жуков родился в 1912 году в Самарканде. В 1937 году окончил Московский химико‑технологический институт имени Д. И. Менделеева, после чего начал работу в области создания порохов и твердых ракетных топлив. Став руководителем НИИ, Жуков приложил немало сил для его оснащения самым современным оборудованием. Всем приезжавшим в НИИ‑125 потенциальным заказчикам, а в их числе очень скоро оказался и Грушин, Жуков охотно показывал опытный завод со всей цепочкой подготовки исходных компонентов твердого топлива, процессы их переработки, механическую обработку твердотопливных шашек, нанесение на них бронирующих покрытий и установку в двигатель перед проведением испытаний на стендах, располагавшихся рядом с институтом.
Разворачивались у Жукова и исследования смесевых твердых топлив на основе перхлората аммония, полимеров и алюминиевой пудры. Все начиналось буквально с пробирок и малых зарядов. Постепенно выяснялось, что заряд из такого топлива получался более пластичным, не разрушался от резкого возрастания давления при запуске двигателя, не растрескивался при низких температурах, обладал хорошей адгезией («прилипаемостью») к покрытиям, сохранял заданные характеристики при длительном хранении.
Подключенные постепенно к этому делу значительные научные силы шаг за шагом исследовали рецептуры смесевых топлив, искали и находили. Конечно, этот процесс был длительным, и были моменты, когда в реальности успеха начинали сомневаться даже самые убежденные оптимисты.
В середине 1950‑х годов бдительно наблюдавший за этими работами Сергей Павлович Королев стал инициатором создания специальной комиссии, которую возглавил Юлий Борисович Харитон. В течение нескольких недель члены комиссии побывали в нескольких головных НИИ, и вскоре Харитон выступил с соответствующим докладом Комиссии по военно‑промышленным вопросам. Рекомендации, выработанные в конце концов, были элементарные, но они оказались весьма своевременными. Смесевое топливо начинало свой победный марш в советской ракетной технике.
Еще одной проблемой, связанной с твердотопливными двигателями, было то, что принципы управления оснащенными ими ракетами также едва начинали отработку. Разрабатываемые двигатели было нельзя регулировать, включать и выключать по командам. Конечно, ракетчики не теряли надежд на получение регулируемых двигателей, и от них потоком шли предложения по созданию систем регулирования тяги с помощью ультразвука, теплопроводных нитей, систем гашения зарядов, подвижного центрального тела в сопловом блоке… Но большинство из самых смелых предложений отвергались после первых же проработок, становились уделом исследователей из лабораторий и предметом многочисленных диссертаций.