Sputnik 1 dirancang dan dibina dalam masa kurang dari sebulan oleh kumpulan Tikhonravov, dengan Korolev secara peribadi menguruskan perhimpunan dengan cepat. Satelit itu adalah bola logam sederhana yang tidak lebih besar dari bola pantai, yang mengandungi bateri yang menggerakkan pemancar menggunakan 4 antena komunikasi luaran. Sputnik 1 berjaya disiapkan dan dilancarkan ke angkasa pada 4 Oktober 1957 menggunakan roket yang berjaya dilancarkan hanya sekali sebelumnya. Itu adalah satelit pertama seumpamanya.

Tindak balas antarabangsa terhadap pencapaian itu mengejutkan, dan kesan politik berterusan selama beberapa dekad. Nikita Khrushchev - awalnya bosan dengan idea "pelancaran roket Korolev" yang lain - gembira dengan kejayaan ini setelah mendapat pengiktirafan yang luas, dan mendorong pelancaran satelit yang lebih canggih kurang dari sebulan kemudian, tepat pada masanya untuk ulang tahun ke-40 Revolusi Oktober pada 3 November.

Korolev dan rakan karibnya Mstislav Keldysh berharap dapat membina satelit kedua yang lebih besar dengan mengemukakan idea untuk meletakkan anjing di atas kapal, yang cukup menarik minat Akademi Sains Soviet. Kapal angkasa Sputnik 2 baru ini mempunyai enam kali jisim Sputnik 1, dan membawa anjing Laika sebagai muatan. Keseluruhan kenderaan dirancang dari awal dalam masa empat minggu, tanpa masa untuk ujian atau pemeriksaan kualiti. Ia berjaya dilancarkan pada 3 November dan Laika ditempatkan di orbit. Tidak ada mekanisme untuk membawa anjing itu kembali ke Bumi; anjing itu mati akibat keletihan panas setelah lima jam di ruang angkasa.

Bulan

Bahkan sebelum pelancaran Sputnik 1, Korolev berminat untuk sampai ke Bulan. Dia datang dengan gagasan untuk mengubah peluru berpandu R-7 untuk membawa paket ke Bulan. Namun, tidak sampai tahun 1958 idea ini disetujui, setelah Korolev menulis sepucuk surat yang menjelaskan bahawa teknologinya yang sekarang memungkinkan untuk sampai ke Bulan. Versi modifikasi kenderaan pelancaran R-7 digunakan dengan tahap atas yang baru. Mesin untuk peringkat akhir ini adalah yang pertama dirancang untuk dipecat di luar angkasa. Mechta adalah perkataan Rusia yang bermaksud "mimpi", dan ini adalah nama Korolev yang disebut kapal bulannya. Secara rasmi, Kesatuan Soviet memanggil mereka Luna.Tiga penyelidikan lunar pertama yang dilancarkan pada tahun 1958 semuanya gagal sebahagiannya kerana tekanan politik yang memaksa pelancaran dilancarkan dengan anggaran yang tidak mencukupi untuk menguji dan mengembangkan perkakasan dengan betul sebelum mereka siap terbang. Korolev berpendapat pertikaian politik di Moscow bertanggung jawab atas kurangnya dana yang cukup untuk program ini, walaupun program angkasa AS pada fasa awal ini juga memiliki catatan pelancaran yang hampir tidak dapat dicemburui. Suatu ketika, ketika ditekan untuk mengalahkan AS ke siasatan bulan yang berfungsi, Korolev diduga berseru: "Adakah anda fikir hanya roket Amerika yang meletup!" Misi Luna 1 pada 2 Januari 1959 bertujuan untuk mempengaruhi permukaan, tetapi terlepas sejauh kira-kira 6.000 kilometer (3.700 mi). Walaupun begitu, penyiasat ini menjadi yang pertama mencapai kecepatan melarikan diri dan yang pertama mendekati Bulan, serta menjadi objek buatan manusia pertama yang memasuki orbit Matahari. Percubaan berikutnya (Luna E-1A No.1) gagal semasa dilancarkan, dan kemudian Luna 2 berjaya mempengaruhi permukaan pada 14 September 1959, memberikan Soviet yang pertama. Ini diikuti hanya satu bulan kemudian dengan kejayaan yang lebih besar lagi dengan Luna 3. Ia dilancarkan hanya dua tahun selepas Sputnik 1, dan pada 7 Oktober 1959 adalah kapal angkasa pertama yang memotret sisi paling jauh Bulan, yang merupakan sesuatu yang orang bumi belum pernah dilihat sebelumnya.

Misi Luna bertujuan untuk membuat pendaratan yang berjaya di Bulan, tetapi Korolev tidak dapat melihat kejayaan. Luna 4 dan Luna 6 kedua-duanya terlepas, Luna 5, Luna 7, dan Luna 8 semuanya terhempas di Bulan. Baru selepas kematian Korolev, Kesatuan Soviet berjaya mencapai pendaratan lembut di Bulan dengan Luna 9.

Pada 1 November 1962, Kesatuan Soviet berjaya melancarkan Mars 1 dan walaupun komunikasi gagal, adalah yang pertama menyelesaikan kapal terbang Mars. Kemudian, Kesatuan Soviet melancarkan Venera 3, yang merupakan kesan pertama Zuhrah. Baru selepas kematian Korolev, Kesatuan Soviet memberi kesan kepada Marikh.

Kumpulan Korolev juga sedang mengerjakan program bercita-cita tinggi untuk misi ke Marikh dan Zuhrah, menempatkan seorang lelaki di orbit, melancarkan komunikasi, satelit perisik dan cuaca, dan melakukan pendaratan lembut di Bulan. Pusat komunikasi radio perlu dibina di Crimea, berhampiran Simferopol dan berhampiran Evpatoria untuk mengawal kapal angkasa. Sebilangan besar projek ini tidak diselesaikan sepanjang hayatnya, dan tidak ada penyelidikan planet yang melakukan misi yang benar-benar berjaya hingga setelah kematiannya.

Penerbangan angkasa manusia

Walaupun dia mempunyai idea sejak 1948, perancangan Korolev untuk misi percontohan dimulai pada tahun 1958 dengan kajian reka bentuk untuk kapal angkasa Vostok masa depan. Itu adalah untuk menahan satu penumpang dalam sut ruang angkasa, dan sepenuhnya automatik. Pakaian ruang angkasa, tidak seperti sistem oksigen tulen Amerika Syarikat, adalah 80 peratus nitrogen dan hanya 20 peratus oksigen. Kapsul ini mempunyai mekanisme pelarian untuk masalah sebelum diluncurkan, dan sistem pendaratan lembut dan pelepasan semasa pemulihan. Kapal angkasa itu berbentuk bulat, sama seperti reka bentuk Sputnik, dan Korolev menjelaskan alasannya untuk ini dengan mengatakan "bentuk sfera akan lebih stabil secara dinamis". Bermula dengan kerja-kerja di Vostok, Konstantin Feoktistov direkrut secara langsung oleh Korolev untuk menjadi pereka utama untuk kenderaan penerbangan ruang angkasa.

Pada 15 Mei 1960, prototaip yang belum dilancarkan melakukan 64 orbit Bumi, tetapi manuver masuk semula gagal. Pada 28 Julai 1960, dua anjing dengan nama Chaika dan Lishichka dilancarkan ke angkasa, tetapi misi itu tidak berjaya apabila letupan membunuh anjing-anjing tersebut. Namun, pada 19 Ogos, Kesatuan Soviet menjadi yang pertama berjaya memulihkan makhluk hidup kembali ke Bumi. Anjing, Belka dan Strelka berjaya dilancarkan ke angkasa dengan kapal angkasa Vostok dan mereka menyelesaikan lapan belas orbit. Berikutan ini, Kesatuan Soviet menghantar sejumlah enam anjing ke angkasa, dua berpasangan, dan dua berpasangan dengan boneka. Malangnya, tidak semua misi berjaya. Setelah mendapat persetujuan daripada pemerintah, versi R-7 Korolev yang diubah suai digunakan untuk melancarkan Yuri Alexeevich Gagarin ke orbit pada 12 April 1961, yang sebelum Amerika Syarikat dapat menempatkan Alan Shepard ke angkasa. Korolev bertugas sebagai penyelaras kapsul, dan dapat bercakap dengan Gagarin yang berada di dalam kapsul. Manusia pertama di angkasa dan orbit Bumi kembali ke Bumi melalui payung terjun setelah keluar pada ketinggian 7 kilometer (23,000 kaki). Gagarin diikuti oleh penerbangan Vostok tambahan, yang memuncak dengan 81 orbit yang diselesaikan oleh Vostok 5 dan pelancaran Valentina Tereshkova sebagai kosmonot wanita pertama di angkasa di atas kapal Vostok 6.

Korolev mencadangkan satelit komunikasi dan Vostok yang diubah suai yang berguna untuk pengintipan fotografi untuk menafikan bantahan tentera Soviet mengenai kos program planet dan kru yang tidak dirasakan bernilai untuk pertahanan negara. Korolev merancang untuk bergerak maju dengan kapal Soyuz yang dapat berlabuh dengan kapal lain di orbit dan bertukar kru. Dia diarahkan oleh Khrushchev untuk menghasilkan lebih banyak 'pertama' untuk program percontohan, termasuk penerbangan berbilang awak. Korolev dilaporkan menolak idea itu kerana Vostok adalah kapal angkasa satu orang dan Soyuz tiga orang itu beberapa tahun lagi kerana tidak dapat terbang. Khrushchev tidak berminat dengan alasan teknikal dan diberitahu bahawa jika Korolev tidak dapat melakukannya, dia akan memberikan karya itu kepada pesaingnya, Vladimir Chelomei.

Kosmonaut Alexei Leonov menerangkan kewibawaan yang diperintahkan Korolev pada masa ini:

Jauh sebelum kita bertemu dengannya, seorang lelaki menguasai banyak perbualan kita pada awal latihan kita; Sergei Pavlovich Korolev, tokoh utama di sebalik program angkasa Soviet. Dia hanya disebut dengan inisial dari dua nama pertamanya, SP, atau dengan gelaran misteri "Chief Designer", atau hanya "Chief". Bagi mereka yang mengikuti program angkasa tidak ada kewibawaan yang lebih tinggi. Korolev mempunyai reputasi sebagai orang yang berintegriti tinggi, tetapi juga sangat menuntut. Semua orang di sekitarnya berada di tenterhooks, takut membuat gerakan yang salah dan mengundang kemarahannya. Dia dilayan seperti tuhan.

Leonov mengimbas kembali pertemuan pertama antara Korolev dan angkasawan:

Saya melihat ke luar tingkap ketika dia tiba, melangkah keluar dari limusin Zis 110 hitam. Dia lebih tinggi daripada purata;

Saya tidak dapat melihat wajahnya, tetapi dia mempunyai leher pendek dan kepalanya besar. Dia memakai kolar mantel berwarna biru gelapnya dan topi topinya ditarik ke bawah.

"Duduklah, helang kecilku," katanya sambil melangkah ke ruangan tempat kami menunggu.

Dia melihat senarai nama kami dan memanggil kami mengikut abjad untuk memperkenalkan diri kami secara ringkas dan membincangkan kerjaya terbang kami

Program Voskhod

Voskhod dirancang sebagai peningkatan tambahan pada Vostok untuk memenuhi tujuan Khruschev. Kerana satu kapsul tidak berkesan untuk perjalanan yang betul ke Bulan, kenderaan itu perlu dapat menampung lebih banyak orang. Khrushchev memerintahkan Korolev untuk melancarkan tiga orang di kapsul Voskhod dengan cepat, kerana Amerika Syarikat telah menyelesaikan misi dua orang dengan Gemini. Korolev menerima, dengan syarat bahawa lebih banyak sokongan akan diberikan kepada program roket N-1nya. Salah satu kesulitan dalam reka bentuk Voskhod adalah perlunya mendarat melalui payung terjun. Krew tiga orang itu tidak dapat menyelamatkan dan mendarat dengan payung terjun, kerana ketinggian itu tidak dapat bertahan. Jadi kapal itu memerlukan payung terjun yang jauh lebih besar untuk mendarat dengan selamat. Ujian awal dengan kapal menghasilkan beberapa kegagalan yang menyebabkan kematian haiwan uji sehingga penggunaan kain yang lebih kuat meningkatkan kebolehpercayaan parasut.

Voskhod yang dihasilkan adalah kenderaan yang dilucutkan dari mana berat badan berlebihan telah dikeluarkan; walaupun enjin retrofire sandaran ditambahkan, kerana roket Voskhod yang lebih kuat yang digunakan untuk melancarkan kapal itu akan menghantarnya ke orbit yang lebih tinggi daripada Vostok, menghilangkan kemungkinan pelanggaran semula jadi orbit dan masuk semula sekiranya berlaku kegagalan retrooket utama. Setelah satu penerbangan uji coba yang tidak dilancarkan, kapal angkasa ini membawa kru tiga angkasawan, Komarov, Yegorov dan Feoktistov, ke angkasa pada 12 Oktober 1964 dan menyelesaikan enam belas orbit. Kapal ini dirancang untuk melakukan pendaratan lembut, menghilangkan keperluan untuk sistem pelepasan; tetapi kru dihantar ke orbit tanpa pakaian ruang angkasa atau sistem pengguguran pelancaran.

Dengan orang Amerika merancang jalan angkasa dengan program Gemini mereka, Soviet memutuskan untuk mengalahkan mereka lagi dengan melakukan jalan angkasa pada pelancaran Voskhod kedua. Setelah menambahkan kunci udara dengan pantas, Voskhod 2 dilancarkan pada 18 Mac 1965, dan Alexei Leonov melakukan jalan angkasa pertama di dunia. Penerbangan hampir berakhir dengan bencana, kerana Leonov hampir tidak dapat masuk kembali melalui kunci udara, dan rancangan untuk misi Voskhod selanjutnya ditangguhkan. Sementara itu, perubahan kepemimpinan Soviet dengan kejatuhan Khrushchev bermaksud Korolev kembali memihak dan diberi pertuduhan memukul AS untuk mendarat seorang lelaki di Bulan.

Untuk perlumbaan Bulan, kakitangan Korolev mula merancang roket N1 yang besar pada tahun 1961, menggunakan enjin roket bahan bakar cecair NK-15. Dia juga sedang mengerjakan reka bentuk kapal angkasa Soyuz yang bertujuan membawa kru ke LEO dan ke Bulan. Korolev juga merancang siri kenderaan Luna yang akan mendarat di Bulan dan melakukan misi robotik ke Marikh dan Venus. Tanpa diduga, dia meninggal pada Januari 1966, sebelum dia dapat melihat pelbagai rancangannya berjaya.

Kritikan

Jurutera Sergei Khrushchev, anak bekas Perdana Menteri Soviet Nikita Khrushchev, menjelaskan dalam wawancara beberapa kekurangan pendekatan Korolev, yang menurutnya mengapa Soviet tidak mendarat di Bulan:

Orang Rusia mempunyai banyak masalah dalam kehidupan sehari-hari, mereka tidak terlalu peduli dengan manusia pertama di bulan.

Adakah Rusia cukup dekat?

Orang Rusia tidak dekat. Saya fikir Rusia tidak mempunyai peluang untuk mendahului Amerika di bawah Sergei Korolev dan penggantinya, Vasili Mishin. ... Korolev bukan saintis, bukan perancang: dia seorang pengurus yang cemerlang. Masalah Korolev adalah mentalnya. Niatnya ingin menggunakan pelancar yang dimilikinya [N1 (roket)]. Ia dirancang pada tahun 1958 untuk tujuan yang berbeza dan dengan muatan terhad sekitar 70 tan. Falsafahnya adalah, jangan bekerja secara berperingkat [seperti biasa dalam reka bentuk kapal angkasa], tetapi mari kita mengumpulkan semuanya dan kemudian mencubanya. Dan akhirnya ia akan berjaya. Terdapat beberapa percubaan dan kegagalan dengan Lunnik [satu siri siasatan bulan Soviet yang belum dibuka]. Menghantar manusia ke bulan terlalu rumit, terlalu rumit untuk pendekatan seperti itu. Saya fikir ia ditakdirkan sejak awal.

-- Saswato R. Das, "Bulan Mendarat melalui Mata Soviet: Tanya Jawab dengan Sergei Khrushchev, anak bekas perdana menteri Nikita Khrushchev: Seorang putera Perang Dingin menceritakan bagaimana rasanya dari sisi kehilangan Space Race - dan bagaimana Program ruang angkasa USSR gagal setelah Sputnik dan Gagarin, Scientific American (16 Julai 2009)

Sebab lain program tidak berjaya adalah persaingan antara Korolev dan Vladimir Chelomey. Permusuhan mereka disebabkan oleh keperibadian yang tidak dapat ditoleransi oleh kedua-dua lelaki itu, dan keinginan mereka untuk menjadi pemimpin dalam apa jua keadaan. Kedua-duanya tidak pernah mengeluarkan kata-kata kasar antara satu sama lain secara terbuka atau swasta, tetapi menjatuhkan projek masing-masing dengan cara yang mungkin. Daripada membahagikan kecekapan dan tanggungjawab dan bekerjasama untuk mencapai tujuan yang sama, kedua-duanya berjuang untuk kepimpinan dalam program angkasa lepas. Menurut Khrushchev, yang bekerja untuk Chelomey dan mengenali kedua-dua lelaki itu dengan baik, mereka berdua lebih suka orang Amerika mendarat di Bulan terlebih dahulu daripada saingan mereka.