На преддипломную практику и для выполнения диплома Сергей Капица был командирован в ЦАГИ. На его обучении в институте опальное положение отца никак не сказалось. Его дипломной работой была «вариация на тему ракеты Фау-2», части которой вместе с подробными описаниями имелись и в МАИ, и в ЦАГИ.
Советские специалисты при участии великого энтузиаста ракетостроения С. П. Королева спешно осваивали немецкую ракетную технику. Уже осенью 1946 года советскими и немецкими специалистами было проведено 11 пусков ракеты Фау-2. 10 октября 1948 года доработанная и усовершенствованная главным конструктором НИИ-88 С. П. Королевым ракета Р-1, созданная на основе Фау-2, совершила свой первый старт.
Весной 1949 года С. П. Капица с отличием окончил МАИ, с рекомендацией «принять за основу» его дипломную работу при подготовке кандидатской диссертации.
В то же время — 7 мая 1949 года состоялся первый старт доработанной С. П. Королевым ракеты Р-1А, с отделяющейся боевой частью.
Работа в ЦАГИ
Распределен Сергей Петрович был в ЦАГИ — основной и крупнейший авиационно-исследовательский центр страны, основанный Н. Е. Жуковским и А. Н. Туполевым, включавший комплекс аэродинамического экспериментального оборудования, в том числе крупнейшую в мире аэродинамическую трубу, сеть разносторонних лабораторий, позволявших проводить самые современные исследования в различных областях не только аэродинамики, но многих направлений науки и техники. Во многом благодаря специалистам и оборудованию ЦАГИ советская авиация в кратчайшие сроки после войны сумела выйти на передовые позиции в мире — освоив реактивную авиацию, сверхзвук, серийное тяжелое самолетостроение, первой поставив на линию, а фактически и создав реактивный лайнер. В ЦАГИ работали такие выдающиеся специалисты, как Б. С. Стечкин, М. В. Келдыш, Л. И. Седов, М. А. Лаврентьев, С. А. Христианович, Г. С. Бюшгенс, А. А. Дородницын, М. Д. Миллионщиков, В. М. Мясищев…
В ЦАГИ же Сергей Капица впервые встретился с Олегом Белоцерковским[34]
— будущим ректором Физтеха, который работал в то время в вычислительном центре, занимаясь вопросами расчетов тепловых полей.Наряду со своим несомненным научно-инженерным потенциалом ЦАГИ отличался и высочайшей степенью допуска (секретности) к проводившимся его сотрудниками работам. До 1950 года директором ЦАГИ был С. Н. Шишкин, ас 1950-го его сменил лауреат Сталинской премии А. И. Макаревский, впоследствии академик АН СССР, Герой Социалистического Труда.
Сергею Петровичу, который, ввиду своего родства с великими учеными, всегда был на виду, было поручено заниматься в ЦАГИ актуальнейшими вопросами теплопередачи и аэродинамического нагрева при больших скоростях потока. Названное направление работ в значительной степени определяло выбор материалов для летательных аппаратов, требующих в связи с увеличением скорости все большей термо- и теплостойкости. Работы этого цикла курировал в ЦАГИ, как и в МАИ, блестящий расчетчик тепловых полей, будущий академик, Герой Социалистического Труда А. А. Дородницын.
Работа, которую вел в ЦАГИ С. П. Капица, была в высшей степени интересной и актуальной — продиктованной временем. Со все более широким внедрением реактивной авиации, увеличением скоростей полета резко возрастало и число отказов (а с ним — число аварий и катастроф) из-за высокого нагрева элементов фюзеляжа, крыла, оперения, их возможного коробления, а случалось, и срыва. Рост нагрева был обусловлен тремя факторами: как более высокой, по сравнению с поршневой, скоростью реактивной техники; входившими во все более широкое применение менее термопрочными и термостойкими алюминиевыми сплавами; так и более тонкими профилями крыла и оперения, которые предлагались аэродинамиками для полетов в околозвуковой и сверхзвуковой области.