Sergueï Korolev

Après avoir obtenu son diplôme, Korolev obtient un premier emploi dans un bureau d'études chargé de la conception d'un aéronef baptisé OPO-4, ou 4^e section expérimentale. Ce projet rassemble certains des meilleurs concepteurs russes. Il est dirigé par Paul Aimé Richard, constructeur français d'avions[2], arrivé en URSS en 1928[3]. Korolev ne se distingue pas particulièrement dans le groupe, mais s'emploie dans plusieurs projets personnels. L'un d'eux est la mise au point d'un planeur capable d'accomplir de la voltige. En 1930, il devient ingénieur principal chargé de la conception du bombardier lourd Tupolev TB-3.

• Korolev ingénieur aéronautique
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  Korolev dans le cockpit d'un planeur
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  Korolev dans le cockpit d'un planeur BICh-8 et Boris Tcheranovski
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  Korolev, Kochits Chimraev et Podlesniy devant les restes d'un avion SC-4

Korolev dans les années 1920.

C'est au cours de l'année 1930 que Korolev s'intéresse à l'utilisation de carburant liquide pour la propulsion par moteur-fusée. À l'époque, il cherche à utiliser cette technologie pour la propulsion des avions. Les dirigeants soviétiques ont lancé à la fin des années 1920 une politique très volontariste misant sur l'industrialisation à marche forcée et la recherche. Dans ce contexte la principale association paramilitaire soviétique, l'OSOAVIAKHIM[note 1] crée en 1931 le GIRD[1], qui réunit des ingénieurs et des techniciens pour effectuer des recherches dans le domaine des fusées. Korolev participe à la fondation de la section moscovite en tant qu'adjoint de Friedrich Tsander, un des pionniers soviétiques de l'astronautique. Il y rencontre Mikhaïl Tikhonravov qui deviendra un de ses plus proches collaborateurs. La section moscovite du GIRD, qui compte une soixantaine de personnes, travaille sur une dizaine de projets utilisant plusieurs types de propulsion. Korolev met au point un planeur propulsé par un moteur-fusée RP-1[note 2] brulant un mélange d'oxygène et de kérosène. En 1932 Tsander tombe malade et Korolev le remplace à la tête du GIRD moscovite. La même année, les militaires s'intéressent aux efforts déployés par le groupe et commencent à fournir des fonds. En 1933, le groupe réalise le premier tir d'une fusée à propulsion liquide, baptisée GIRD-09, soit sept ans après Robert Goddard et son lancement peu médiatisé de 1926.

En 1932 le GIRD moscovite a des contacts informels avec le GDL : ce laboratoire de recherche militaire installé à Léningrad rassemble 200 ingénieurs et techniciens travaillant dans le domaine de la propulsion à ergols liquides et la propulsion à propergol solide. Valentin Glouchko, qui concevra par la suite la majeure partie des moteurs propulsant les fusées de Korolev, y est responsable d'une section qui effectue des recherches méthodiques sur la propulsion à ergols liquides. Le GDL joue un rôle central dans la mise au point des roquettes.

Sergueï Korolev en uniforme de l'Armée rouge, 1933.

Certains militaires soviétiques et en particulier le maréchal Mikhaïl Toukhatchevski, militaire novateur et très influent, ont pris conscience du potentiel des fusées. Toukhatchevski œuvre pour rapprocher le GDL et la section moscovite du GIRD . En septembre 1933, les deux structures sont fusionnées au sein de l'Institut de recherche scientifique sur les moteurs à réaction ou RNII (Реактивный научно-исследовательский институт, РНИИ ; Reaktivny naoutchno-issledovatelski institout, RNII). Le nouvel ensemble est dirigé par l'ancien responsable du GDL Ivan Kleïmenov, avec comme adjoint Korolev[4]. Peu après la création du RNII, des divergences se font jour entre Korolev et Kleïmenov sur les objectifs de l'institut de recherche. Ce dernier considère que la mise au point des roquettes constitue le projet de recherche prioritaire. Korolev est remplacé par Gueorgui Langemak ce qui sauvera sans doute la vie de Korolev par la suite[5]. Au sein du RNII Korolev est responsable d'un projet de « missile de croisière » (projet 212) et surtout de l'avion-fusée RP-318-1. Ces deux engins sont propulsés par des moteurs développés par Glouchko. Le RNII met ainsi au point des systèmes automatisés de gyroscopes permettant de stabiliser le vol le long d'une trajectoire programmée. En 1934, Korolev publie l'ouvrage Une fusée dans la stratosphère[6].

À la fin des années 1930, les ingénieurs allemands dirigés par Wernher von Braun ont pris une énorme avance dans le domaine de la propulsion et du guidage des fusées en développant le missile V2. Après la défaite de l'Allemagne nazie en 1945, les Alliés tentent chacun de leur côté de récupérer ce savoir-faire. Les Américains, dans le cadre de l'opération Paperclip, mettent la main sur les responsables du projet, dont Von Braun, ainsi que sur un grand nombre de fusées. Staline envoie en Allemagne, avant même la fin des combats, tous les spécialistes soviétiques travaillant dans le domaine des fusées, y compris Korolev qui a été libéré à cette occasion. Les ingénieurs et techniciens soviétiques ont pour mission de collecter les informations, tenter de remettre en marche les installations de production des V2 et embaucher les experts et les techniciens allemands[7].

En mai 1946, Staline décide de mettre sur pied un projet disposant d'une priorité très élevée pour permettre à l'Union soviétique de disposer rapidement de missiles balistiques porteur de la bombe atomique et de missiles antiaériens en exploitant le savoir-faire allemand. Un comité secret supervisant l'ensemble des travaux sur le sujet (Comité spécial pour la technologie des réacteurs) est mis sur pied. Parmi les neuf membres figurent notamment le ministre des Armements Dmitri Oustinov et Ivan Serov, le bras droit du chef de la police secrète (NKVD) Beria. Les travaux de recherche sont placés sous la responsabilité d'Oustinov ; celui-ci décide de créer un nouvel institut de recherche appliquée rassemblant les ingénieurs et techniciens travaillant sur le sujet. L'Institut de recherches NI-88 est créé le 13 mai 1946 à Podlipki dans la banlieue nord-est de Moscou et installé dans les locaux de l'usine n^o 88 dans laquelle, durant la guerre, était fabriqué des munitions et des tanks. L'institut est rattaché à la 7^e direction générale au sein du ministère des Armements et son premier responsable est Lev Gonor.

L'institut NI-88 comprend un bureau d'études dirigé par Karl Tritko divisé en 7 départements spécialisés chacun dans un thème. Korolev, dont les talents d'organisateur en Allemagne ont impressionné Oustinov, est placé à la tête du département n^o 3 rebaptisé plus tard OKB-1 malgré une forte opposition des responsables du Parti communiste. Au moment de sa formation, l'entité dirigée par Korolev comprend 60 ingénieurs, 55 techniciens et 25 ouvriers. Le NI-88 comprend également une branche scientifique dirigée par Youri Pobedonostsev, un ancien collègue de Korolev du temps du GIRD et du NII-3. Ce service est subdivisé en 5 départements spécialisés comme celui dédié aux systèmes de guidage dirigé par Boris Tchertok[10]. L'objectif assigné à Korolev est de parvenir à développer une copie du missile V2 avec les moyens de production soviétique sous deux ans. Les outils de production des V2 sont rapatriés sur le territoire soviétique. Un deuxième bureau d'études du NII-88 rassemble environ 150 spécialistes allemands du V2 que les autorités soviétiques ont transféré de manière autoritaire en URSS avec familles et bagages. Dirigés par Helmut Gröttrup ils sont installés dans un camp situé sur l'île de Gorodomlia sur le lac Seliger à 200 km de Moscou. Les responsables soviétiques leur demandent également de développer une version améliorée de la V2. Parallèlement un établissement baptisé OKB-456 [note 4] spécialisé dans la construction de moteurs-fusées à ergols liquides est créé et installé dans une ancienne usine d'aviation à Khimki, dans la banlieue de Moscou. Glouchko, nommé responsable de son bureau d'études, est chargé de fabriquer une copie du moteur du missile V2 avec l'aide d'ingénieurs et de techniciens allemands.

Au cours des années suivantes l'équipe de Korolev met au point plusieurs missiles aux capacités croissantes. Le missile R-1 est une copie du V2 dont plusieurs exemplaires sont tirés à partir d'octobre 1947 avec un taux de réussite proche de celui obtenu par les Allemands durant la guerre. Mais la production industrielle met beaucoup plus de temps car comme l'avait diagnostiqué un ingénieur allemand, l'Union soviétique a un retard de 15 ans. Les premiers missiles ne sortent de l'usine OKB-586, située à Dnipropetrovsk, en Ukraine[note 5], que fin 1952. Le missile R-1 sera déployé dans quelques unités opérationnelles. Une version sera utilisée comme fusée-sonde à des fins scientifiques[11]. Le missile R-2 est une version allongée de la R-1 avec une portée doublée (550 km) et une charge constituée d'un liquide radioactif qui devait être dispersé en altitude pour former une pluie mortelle[note 6]. La R-2 est jugée moins bonne que la G-1 conçue par l'équipe des ingénieurs allemands de Gröttrup. Korolev défend son projet mais incorpore certaines des innovations allemandes et son missile est finalement accepté et entre en production en juin 1953. La licence de construction de la R-2, cédée en décembre 1957 à la Chine, constituera le point de départ de l'industrie des missiles balistiques dans ce pays[12].

En avril 1948, un décret du gouvernement soviétique officialise le lancement du projet de missile R-3 capable de délivrer une bombe nucléaire de 3 tonnes à 3 000 km de distance. Korolev a commencé à travailler sur sa conception dès 1947. De nombreuses solutions sont envisagées dans le document en 20 volumes que Korolev et ses ingénieurs finalisent en juin 1949. La solution du missile de croisière est tout autant mise en avant que celle du missile balistique ce qui reflète peut-être les préférences personnelles de Korolev[note 7]. Pour le missile balistique trois architectures sont envisagées : fusée à plusieurs étages, fusée mono-étage avec réservoirs largables, étages assemblés « en fagot » et allumés simultanément avec un étage central ayant un temps de combustion plus long. Compte tenu du saut technologique nécessaire pour développer la R-3, Korolev préconise que la solution adoptée puisse servir de point de départ pour le missile balistique intercontinental de 8 000 km de portée attendu par les dirigeants soviétiques. Pour le missile intercontinental, sa préférence va à l'architecture en fagot préconisée dès 1947 par Tikhonravov[note 8] tandis qu'il retient la solution de la fusée mono-étage pour la R-3[13]. Mais cela suppose d'introduire pour cette dernière un grand nombre d'innovations :

• diviser par 3 la masse à vide en utilisant des réservoirs intégraux et en remplaçant les gouvernes par le recours à un moteur-fusée monté sur cardan
• améliorer l'impulsion spécifique de 22 % en utilisant le mélange oxygène liquide/kérosène plus performant à la place du mélange oxygène liquide/alcool tout en fournissant une poussée de 120 tonnes.

Le missile d'une longueur totale de 27 mètres doit atteindre une vitesse maximale de 4,7 km/s. Sa structure réalisée dans un nouvel alliage aluminium/magnésium a une masse au lancement de 71,72 tonnes et une masse à vide de 8,5 tonnes. Mais le saut technologique est trop important et Korolev décide de valider certaines des innovations sur un lanceur aux caractéristiques intermédiaires : le R-3A est en fait un R-2 avec des réservoirs intégraux et sans dérive ce qui fait passer sa portée à 935 km. Le R-3A doit voler en 1951 tandis que le R-3 ne peut être lancé au plus tôt qu'en 1952[14]. Alors que les travaux sur le R-3A avancent selon le planning prévu, Glouchko est bloqué dans le développement du propulseur RD-110 de 120 tonnes de poussée qui doit propulser la R-3 : le nouveau mélange d'ergols est plus efficace mais nécessite plus de pression dans la chambre de combustion nécessitant d'épaissir les parois, qui deviennent du coup plus difficiles à refroidir. Fin 1951, ne parvenant pas à régler ce problème, Glouchko arrête temporairement ses travaux sur le moteur[15].

Le départ en 1949-1950 du concepteur en chef du NII-88 Youri Pobedonostsev et du directeur du NI-88 Lev Gonor entrainent une réorganisation en profondeur du centre de recherches à l'initiative de Dmitri Oustinov. Korolev est placé à la tête du bureau d'études spécial n^o 1 OKB-1 créé au sein de cette entité pour développer les missiles balistiques à longue portée. Il en est à la fois le responsable et le concepteur en chef. Vassili Michine, ingénieur de 33 ans, réputé pour sa capacité à trouver des solutions innovantes, devient son adjoint. Konstantin Roudnev, est placé à la tête du NI-88. Diplomate et ayant un grand sens de l'humour, il est l'homme de la situation pour gérer Korolev qui est prompt à entrer en conflit avec sa hiérarchie ou ses homologues[16].

Korolev s'est engagé à développer le missile R-3 qui constitue une priorité aux yeux des militaires, mais celui-ci ne peut pas être développé dans les délais compte tenu des difficultés rencontrées par Glouchko. Il décide pour faire patienter ses donneurs d'ordres d'améliorer les caractéristiques du démonstrateur R3-A et d'en faire un missile à part entière, le R-5 capable de placer une charge explosive d'une tonne à une distance de 1 200 km. Deux séries de tests réalisés entre avril et décembre 1953 confirment le fonctionnement du missile et sa relative fiabilité (2 échecs pour 13 tirs)[17]. Le missile entrera en production peu après. le R-5 est également le premier missile à avoir la capacité de lancer une arme nucléaire. Le missile subit un certain nombre de modifications pour pouvoir emporter la nouvelle arme au cours de l'année 1954. Après une campagne de tests de 17 tirs et 4 tirs de qualification, un essai réel du missile rebaptisé R-5M, baptisé « opération Baïkal », est effectué le 2 février 1956 depuis la base de lancement de Kapoustine Iar. Le missile remplit parfaitement son office et la charge nucléaire explose sur la cible visée : pour Korolev et ses collaborateurs c'est un moment de triomphe. Ce succès lève les doutes que beaucoup de dirigeants politiques et militaires avaient vis-à-vis des travaux de Korolev. Désormais ils ne ménageront plus leur appui aux travaux sur les missiles. Korolev et ses principaux collaborateurs se voient décerner en avril 1956 le titre de Héros du travail socialiste la plus haute récompense de l'Union soviétique[18].

Le missile de croisière constitue une solution de rechange au missile balistique. À la fin des années 1940, l'institut de recherche NII-1 dirigé par Mstislav Keldych bute sur des difficultés insurmontables dans sa tentative de développer le bombardier suborbital Silbervogel allemand de Eugen Sänger. Fin 1950, Keldych redirige ses travaux sur un projet plus modeste, utilisant des solutions techniques déjà testées : un missile de croisière intercontinental utilisant un premier étage propulsé par le moteur RD-100 du missile R-1 puis un couple de statoréacteurs permettant d'amener une tête nucléaire de 3 tonnes à une distance d'environ 7 000 km. À cette époque l'institut de recherche sur la propulsion des avions, le TsIAM, a effectué des tests poussés sur les statoréacteurs ayant une poussée de 21 tonnes capable d'aller jusqu'à Mach 4. Mais ce projet rencontre également des difficultés dans la mise au point de la motorisation. Au début des années 1950, les responsables soviétiques semblent pencher à la lumière des développements sur le R-3 pour le missile balistique. Néanmoins le développement des deux missiles continuera d'être financé jusqu'à la fin des années 1950[19].

Korolev a décidé de se concentrer sur la conception du missile balistique intercontinental que souhaitent les dirigeants soviétiques sans passer par la mise au point de missiles à portée intermédiaire. Le missile doit être capable de transporter une bombe H de 5 tonnes sur 8 000 km. En 1953 les dirigeants soviétiques donnent leur accord pour le développement de la R-7 Semiorka et Korolev sous-traite le développement des missiles de portée intermédiaire à un de ses adjoints, Mikhail Yanguel.

Pour propulser le R-7, Glouchko choisit de développer une version pratiquement 10 fois plus puissante (65 tonnes de poussée) du moteur-fusée ED-140. Mais la mise au point du moteur qui sera baptisé RD 105/RD-106 se heurte de nouveau à des problèmes d'instabilité de combustion. Par ailleurs la masse de la tête nucléaire que doit transporter par le missile s'est accrue pour atteindre 5,4 tonnes ce qui nécessite d’accroître les performances du système de propulsion. Le missile doit être opérationnel en 1956 ; Glouchko, pour contourner le problème créé par la taille de la chambre de combustion, décide de développer le moteur RD 107/RD-108 comportant quatre chambres de combustion et quatre tuyères alimentées par une turbopompe commune. Cette solution toutefois accroît la complexité du missile qui comportera pas moins de 20 ensembles chambres de combustion/tuyères et 12 moteurs-verniers[7].

Le décès de Staline, en mars 1953, puis l'arrestation du chef de la police secrète Beria, quelques semaines plus tard, mettent fin au régime de terreur qui imprégnait la société soviétique depuis le début des années 1930. Staline et son bras droit avaient jusque-là tenu les autres dirigeants de l'Union soviétique à l'écart de la gestion du programme des missiles balistiques et de l'arme nucléaire. La disparition de Staline introduisit de profonds changements dans l'organisation de ces deux programmes[20].

Korolev avait été handicapé durant le règne de Staline par son passé d'« ancien criminel ». C'est ainsi que Mikhail Yanguel, ingénieur très compétent mais ne connaissant initialement rien à l'astronautique, avait pris la tête en mai 1952 du NI-88, deux ans après son arrivée dans cette structure, après avoir été l'adjoint de Korolev à qui la place aurait dû revenir naturellement. Mais l'un traînait un passé jugé douteux tandis que l'autre était membre du Parti communiste depuis le début des années 1930[21]. Sans doute motivé par cet événement et profitant d'un climat plus favorable à sa candidature, Korolev demande de manière formelle à adhérer au Parti communiste en juin 1953 et malgré la résistance de nombreux dirigeants locaux de Kaliningrad, devient membre du parti le mois suivant[note 9]. En octobre de la même année, Korolev et Glouchko sont nommés membres correspondant de l'Académie des Sciences de l'URSS. Cet acte de reconnaissance très recherché officialise le rôle pivot joué par Korolev dans l'industrie des missiles, mais lui permet également de bénéficier d'avantages matériels importants[22].

La tension entre Yanguel et Korolev, son subordonné au caractère bien trempé, est telle que les responsables soviétiques doivent trouver une solution pour les éloigner l'un de l'autre[23]. Début 1954, Krouchtchev donne des instructions au ministre de tutelle du NI-88, Oustinov, pour mettre fin au monopole que Korolev détient sur le développement des missiles balistiques et diminuer la vulnérabilité à une frappe nucléaire d'une activité concentrée sur Moscou. Deux nouvelles entités, situées en Ukraine et dans l'Oural, sont créées et jouent un rôle analogue au NI-88. Yanguel prend la tête en avril 1954 d'un bureau d'étude associé à l'OKB-586 de Dnipropetrovsk, qui produisait jusque-là les missiles R-1 et R-2, mais qui avait également commencé à développer sans disposer de véritable équipe de conception le missile R-12 de portée intermédiaire (2 000 km) doté d'un système de guidage autonome et propulsé avec des ergols stockables (acide nitrique fumant rouge et kérosène). Les caractéristiques opérationnelles de ce missile intéressaient particulièrement les militaires[24]. L'établissement piloté par Yanguel sera à l'origine par la suite des principaux missiles balistiques à longue portée de l'Union soviétique. La deuxième entité est créée en mars 1955 à Zlatooust, dans l'Oural, et placée sous la direction de Victor Makeïev, un des plus jeunes collaborateurs (30 ans) de Korolev qu'il a sans doute recommandé lui-même. Makaïev à la tête du bureau d'études SKB-385 est chargé de développer le missile tactique R-11 (le fameux Scud) puis développera tous les missiles balistiques mer-sol de l'Union soviétique[23]. La nouvelle organisation est présentée par Krouchtchev en personne à Korolev, qui demanda que les deux nouvelles entités soient subordonnées à la sienne mais Krouchtchev s'oppose à cette demande[23].

Pour lancer un satellite dans l'espace, Korolev doit convaincre les membres du parti ainsi que les militaires, qui sont sceptiques. L'objectif de Korolev est purement scientifique mais pour obtenir un accord, il trouve des arguments susceptible de plaire aux militaires (forte charge utile et grande portée), et aux politiques (propagande de la réussite technique soviétique face aux États-Unis) voire stratégique (développements de satellite espion). Après de nombreux échecs, dus successivement à des fuites de carburant, à des allumages tardifs ou prématurés d'un moteur, à un mauvais calcul de trajectoire ou aux vibrations de la fusée lors de son ascension, Korolev réussit un lancement. Il en informe ses supérieurs haut placés, et obtient auprès des dirigeants (politiques et militaires) du programme spatial soviétique l'autorisation d'effectuer un autre lancement, afin de confirmer la fiabilité de la R7 et permettre la mise en orbite d'un satellite. Korolev qui suit l'avancée des travaux des Américains décide de gagner du temps. La charge utile initialement prévue est abandonnée (elle sera lancée dans le cadre de la mission Spoutnik 3[25]) pour laisser place à un petit satellite à la masse et à l'équipement scientifique minimal : un émetteur radio juste capable de lancer des signaux audibles autour de la Terre pendant quelques jours.

Le 4 octobre 1957, une fusée R-7 lance le premier satellite artificiel dans l'espace, le Spoutnik-1, qui après débat, a pris la forme d'une sphère selon le vœu de Korolev. À la suite du succès de Spoutnik 1, Korolev accorde des congés à tous ses responsables qui n'avaient pas pris un seul jour de vacances depuis plusieurs années. Le vol de Spoutnik 1 a un retentissement mondial auquel les dirigeants de l'Union soviétique ne s'attendaient pas. Nikita Khrouchtchev décide de faire des succès soviétiques dans le domaine de l'astronautique un des piliers de la propagande du régime soviétique. Quelques jours après le lancement de Spoutnik 1, Khrouchtchev convoque Korolev pour avoir des détails sur le déroulement du vol. Il lui demande incidemment si son équipe peut réaliser une nouvelle mission pour marquer avec éclat le quarantième anniversaire de la Révolution d'Octobre, qui doit avoir lieu le 7 novembre 1957 soit dans seulement un mois. Korolev répond que ses équipes peuvent à coup sûr placer en orbite à cette date un chien. Krouchtchev demande à Korolev de réaliser cette mission en lui donnant pour consigne impérative de respecter la date de lancement visée, mais en lui accordant une priorité absolue pour tous les aspects logistiques. La décision est officialisée le 12 octobre. Korolev fait rappeler en urgence ses ingénieurs partis en congé pour travailler sur la nouvelle mission qui doit être lancée dans quatre semaines[26]. Les dirigeants américains, poussés par leur opinion publique et désireux de démontrer leur supériorité, décident d'investir massivement dans le programme spatial, déclenchant une course à l'espace entre l'Union soviétique et les États-Unis qui va constituer le cadre de travail de Korolev jusqu'à la fin de sa vie.

Un satellite relativement sophistiqué, baptisé objet D et pouvant emporter à son bord un être vivant, était à l'époque à l'étude, mais il ne pouvait être prêt avant décembre ; cet engin spatial sera lancé dans le cadre de la mission Spoutnik 3[27]. Pour respecter l'échéance imposée, un nouvel engin spatial, moins sophistiqué, est conçu à la hâte. En conséquence, Spoutnik 2 fut réalisé dans l'urgence, la plupart des éléments du vaisseau étant construits à partir de croquis approximatifs, sans essais préalables[28]. En plus de sa mission principale — envoyer un être vivant dans l'espace — Spoutnik 2 emporte une série d'instruments scientifiques, notamment des spectromètres pour étudier les radiations solaires et les rayons cosmiques[27].

Le 3 novembre 1957, il envoie le premier animal terrestre dans l'espace, une chienne nommée Laïka. Elle y reste 6 heures, mais décède d'hyperthermie, le système de régulation de température de sa capsule étant tombé en panne.

La maison de Korolev à Baïkonour.

Dès 1955, alors que le la R-7 Semiorka est encore en cours de mise au point, Korolev envisage de lancer une sonde spatiale vers la Lune avec cette fusée. Selon ses calculs, il suffit d'ajouter un étage supplémentaire au missile pour pouvoir lancer un engin spatial de quelques centaines de kilogrammes vers notre satellite naturel. Korolev adresse à l'Académie des sciences d'URSS une proposition de plan d'exploration de la Lune en avril 1957. L'Académie y répond favorablement [29]. Après le succès retentissant de Spoutnik 1 Korolev crée au sein de l'OKB-1, trois nouveaux bureaux d'études dédiés respectivement aux satellites de télécommunications, aux missions habitées et aux sondes lunaires. Cette dernière structure est placée sous la responsabilité de Mikhail Tikhonravov et de Gleb Maximov[30]. Par ailleurs un programme comportant une série de missions lunaires avec des difficultés croissantes est élaboré par l'académicien Mstislav Keldych. Ce plan prévoit :

• un premier vol (Ye-1) consistant à s'écraser sur la Lune
• une mission de photographie de la face cachée de la Lune (Ye-3)
• la troisième mission (Ye-4) proposée par l'académicien Zeldovich consiste à faire exploser une bombe atomique à la surface de la Lune. Cette proposition est abandonnée après évaluation des risques en cas d'échec et de l'impact négatif sur la communauté scientifique.
• Ye-5 consiste à effectuer un relevé photographique détaillé de la surface de la Lune
• Ye-6 doit couronner le programme avec un atterrissage en douceur et la transmission d'un panorama lunaire.

Cette liste est soumise à l'Académie des sciences et au dirigeant soviétique Khrouchtchev. Un décret formalise l'accord de ces autorités le 20 mars 1958. Korolev fait développer le moteur du troisième étage par Sémion Kosberg, un nouvel arrivant dans le domaine des fusées transfuge de l'aviation car le fournisseur de moteurs attitré de Korolev, Valentin Glouchko, ne peut fournir dans les délais l'étage souhaité. L'ensemble formé par la Semiorka et le troisième étage "Bloc Ye"[note 10] reçoit le nom de code 8k72 mais est baptisée Luna dans les communiqués officiels[31].

Six missions destinées à s'écraser sur la Lune, dont deux réussies, sont lancées en 1958 et 1959 en utilisant le modèle de sonde Ye-1. Au printemps 1958, Korolev sait que les États-Unis, avec lesquels l'Union soviétique a entamé une course de prestige, préparent l'envoi d'une sonde vers la Lune au cours de l'été dans le cadre du programme Pioneer. Bien que le troisième étage, qui n'a jamais encore volé, ne soit pas parfaitement au point, Korolev fait préparer un lancement d'une sonde lunaire Ye-1 à la date prévue pour le lancement de la sonde américaine ; la trajectoire calculée par l'équipe soviétique est plus courte et la sonde de Korolev est assurée d'arriver avant la sonde américaine. Pour ce lancement comme pour tous les suivants, les Américains annoncent à l'avance la date tandis que les Soviétiques n'officialisent leurs lancements qu'après coup et seulement s'ils sont réussis. Les échecs soviétiques sont ainsi dissimulés accentuant l'impression de domination de l'astronautique soviétique durant les premières années de l'ère spatiale. Le 17 août, jour du lancement, le lanceur américain explose en vol. Korelev décide de reporter son propre lancement pour améliorer la fiabilité de son lanceur. Le premier lancement de la sonde lunaire soviétique a lieu le 23 septembre mais il échoue. Un problème de résonance entraine la désintégration du lanceur en cours de vol. Le jour de la deuxième tentative américaine, le 11 octobre, Korolev dispose d'un lanceur également prêt. Le troisième étage du lanceur de la sonde américaine Pioneer 1 est à nouveau victime d'une défaillance mais la fusée soviétique qui est lancée dans la foulée est de nouveau victime du phénomène de résonance. Le problème est corrigé et une troisième tentative est effectuée le 4 décembre. Le lancement échoue à nouveau à la suite d'une défaillance de la turbopompe injectant l'oxygène dans la chambre de combustion du troisième étage. Les Américains sont aussi peu chanceux avec leur lanceur puisque leurs deux tentatives des 8 novembre et 6 décembre échouent également[32].

Lors de la quatrième tentative, le 2 janvier 1959, le lanceur fonctionne jusqu'au bout et la sonde parvient enfin à s'arracher à l'orbite terrestre. Mais la trajectoire suivie n'est pas parfaite car l'arrêt du second étage, qui est radio-commandé, est déclenché trop tard. La sonde qui devait s'écraser sur la Lune passe à 5 965 km de distance et se trouve placée sur une orbite héliocentrique. C'est donc un demi-succès pour l'équipe de Korolev mais les autorités soviétiques s'empressent néanmoins d'annoncer que la sonde a parfaitement rempli ses objectifs en réalisant trois premières : s'arracher à l'orbite terrestre, survoler à faible distance la Lune, et se placer sur une orbite héliocentrique. La sonde est sur le moment baptisée Mechta (rêve en russe) mais sera renommée un an plus tard Luna 1. Ses instruments permettent de découvrir le vent solaire. Aucun champ magnétique significatif d'origine lunaire n'est mis en évidence. La sonde lunaire soviétique est légèrement modifiée (version Ye-1A) et est lancée le 18 juin 1959 mais le lanceur est victime d'une défaillance d'un de ses gyroscopes. Le 12 septembre 1959 le sixième tir qui emporte Luna 2 est un succès total. Pour la première fois, un engin construit par l'homme atteint la surface d'un autre corps céleste. La sonde s'écrase à l'est de la Mare Imbrium. Tous les instruments scientifiques ont parfaitement fonctionné et l'absence de champ magnétique lunaire significatif est confirmé[33].

C'est également lui qui, le 12 avril 1961, via le programme Vostok, permet à Youri Gagarine de devenir le premier homme dans l'espace.

Dès 1957, Korolev étudie les plans d'un lanceur capable de lancer une mission habitée autour de la Lune. Malgré le désintérêt des militaires soviétiques, il demande en 1959 à un de ses collaborateurs de travailler sur l'avant-projet d'un vaisseau spatial habité, baptisé Sever (Nord) capable d'effectuer le tour de la Lune. Fin 1959, il parvient à attirer l'attention du dirigeant soviétique de l'époque Nikita Khrouchtchev sur le sujet en lui faisant part des premiers travaux de la NASA sur un lanceur lourd qui deviendra la fusée Saturn : il obtient ainsi le feu vert pour réaliser une étude de la fusée N-1. Celle-ci n'a toutefois pas de mission définie[34]. En avril 1962, les constructeurs astronautiques ainsi que les principaux décideurs soviétiques se réunissent à Pitsounda dans la villégiature du dirigeant de l'Union soviétique, Nikita Khrouchtchev pour définir la stratégie spatiale soviétique. Au grand dépit de Korolev, son principal rival Vladimir Tchelomeï, qui a su s'attirer l'appui de Khrouchtchev et, contrairement à Korolev, celui des militaires, obtient le feu vert pour son projet de lanceur lourd UR500 rebaptisé par la suite Proton. Celui-ci doit, entre autres, être utilisé pour le lancement d'un vaisseau spatial habité chargé d'une mission circumlunaire[35].

Fin 1962, Korolev travaille sur le successeur de sa capsule spatiale Vostok qui ne peut transporter qu'un seul cosmonaute et a des capacités de manœuvre limitées. Le nouvel engin doit pouvoir changer d'orbite, transporter plusieurs cosmonautes, effectuer des vols de longue durée, s'amarrer à un autre vaisseau et permettre des sorties extravéhiculaires ; il doit enfin pouvoir effectuer une rentrée atmosphérique après une mission lunaire c'est-à-dire à la deuxième vitesse cosmique (11 km/s) beaucoup plus élevée que la vitesse de rentrée d'un vaisseau ayant effectué une mission en orbite basse. Pour lancer le futur vaisseau, Korolev choisit de combiner les premiers étages renforcés de la fusée Vostok, utilisée pour mettre en orbite les premiers vaisseaux habités soviétiques, et le puissant troisième étage de la fusée Molnia utilisée pour lancer les sondes spatiales. Le lanceur résultant est capable de placer 6,5 tonnes en orbite basse. Pour contrer le projet de son rival Tchelomeï, il propose une mission circumlunaire utilisant le nouveau vaisseau spatial baptisé 7K, qui doit emporter un équipage de 2 personnes ; deux autres vaisseaux sont chargés, après avoir été lancés indépendamment, de s'amarrer au premier vaisseau en formant un ensemble spatial baptisé Soyouz (Union). Le deuxième vaisseau 9K (ou Soyouz B) est chargé d'accélérer le train spatial tandis que le 11 K emporte du carburant supplémentaire. Ce projet, bien que concurrent de celui de Tchelomeï, reçoit, de manière paradoxale, en mars 1963 l'aval du Conseil Spatial chargé de coordonner la politique spatiale soviétique[36].

Courant 1963, le bureau d'étude de Korolev avance sur la conception de Soyouz sans toutefois disposer de budget. Les principales caractéristiques du vaisseau 7K, tel qu'il sera développé par la suite, sont figées à cette époque. Le vaisseau comporte deux modules habitables dont un seul, le module de descente, revient sur Terre tandis que le module orbital est utilisé uniquement en orbite. Le 7K comporte un troisième module qui regroupe propulsion et panneaux solaires. Le premier exemplaire du nouveau lanceur, qui doit placer en orbite chacun des éléments du train spatial et qui est également baptisé Soyouz, est lancé avec succès le 16 novembre 1963. La fusée entame une longue carrière de lanceur qui se poursuit toujours : il n'évoluera que faiblement au fil des décennies avec la version Soyouz-U (6,8 tonnes) en 1973 et la version Soyuz-FG qui peut placer 7,1 tonnes en orbite basse à compter de 2002[37]^,[38], avant de recevoir une plus grande évolution avec la version Soyouz 2, notamment l'intégration des commandes numériques.

Fin 1963, Korolev reçoit la commande de deux versions militaires de son nouveau vaisseau 7K : un vaisseau de reconnaissance Soyouz-R et un intercepteur de satellites Soyouz-P. Il va en fait utiliser les moyens financiers fournis par cette commande pour développer la version civile. À la même époque, Korolev choisit un système de rendez-vous automatique pour son futur vaisseau à l'opposé de la solution retenue par la NASA qui s'en remet à ses astronautes pour les manœuvres de rendez-vous. Ce choix résulte en partie de la formation des ingénieurs des bureaux d'étude soviétiques qui viennent du monde des missiles et connaissent mal l'aéronautique ; mais cette option découle également de la volonté des autorités soviétiques, réticentes pour des raisons idéologiques à donner trop d'autonomie aux cosmonautes[note 11]. Mais le rendez-vous automatique va contribuer à handicaper le projet en imposant une grande complexité technique dans un domaine, l'électronique, qui constitue un point faible de l'industrie et de la recherche soviétique[39].

Jusque là l'astronautique soviétique n'avait pas de véritable projet d'atterrissage sur la Lune mais fin 1964 les dirigeants soviétiques, constatant les progrès de la NASA, décident de relever le défi du programme Apollo. Korolev a profondément remanié le scénario d'atterrissage sur la Lune qu'il avait communiqué précédemment aux responsables soviétiques et qui impliquait jusque là le lancement de 3 fusées géantes N-1. La solution proposée reprend la formule du rendez-vous en orbite lunaire retenue par la NASA : elle repose sur l'envoi par une unique fusée N-1 de deux vaisseaux formant le train spatial L3 dont l'un, le vaisseau orbital LOK (Lunniy Orbitalny Korabl), reste en orbite tandis que le second, le module lunaire LK (Lunniy Korabl), se pose sur la Lune. Le vaisseau LOK est en fait un Soyouz 7K avec un bouclier thermique et un système de propulsion renforcés ce qui porte son poids à 9,4 tonnes. Le scénario présenté est accepté par les dirigeants soviétiques et Korolev reçoit la commande en janvier 1965 de 16 ensembles L3/N-1. Les premiers vols doivent avoir lieu en 1966 avec un atterrissage fin 1968[40].

Par ailleurs, le programme Voskhod dirigé par Sergueï Korolev, et qui fait suite au programme Vostok aboutit à une mission en mars 1965 : les cosmonautes Pavel Beliaïev et Alexei Leonov décollent à bord de Voskhod 2 et le 18 mars, Leonov est le premier homme de l'histoire a effectuer une sortie extravéhiculaire en orbite autour de notre planète[41]. La première sortie extravéhiculaire américaine n'aura lieu que deux mois plus tard avec Edward White

Malgré le lancement officiel du programme d'atterrissage sur la Lune, le projet de mission circumlunaire de Tchelomeï est maintenu car il s'agit d'une opération de prestige programmée pour mai ou octobre 1967 qui sont deux dates symboliques en Union soviétique car associées cette année-là au cinquantenaire de la Révolution d'Octobre. Ce programme doit permettre de marquer des points auprès de l'opinion internationale en attendant le véritable débarquement lunaire. Mais Tchelomeï, qui a perdu son principal soutien avec la chute de Khrouchtchev remplacé par Léonid Brejnev, est en difficulté car le vaisseau LK1 ne pourra manifestement pas être prêt pour l'échéance fixée. Le lanceur UR-500 a par contre brillamment réussi son premier essai et Korolev propose aux autorités d'associer le nouveau lanceur qui peut placer 20 tonnes en orbite basse avec un vaisseau développé par ses bureaux d'études. Celui-ci est en fait un vaisseau Soyouz 7K dépourvu de module orbital pour réduire sa masse et associé à un étage de fusée Bloc D qui doit le propulser sur une trajectoire lunaire. Le nouveau scénario est accepté par l'ensemble des décideurs en octobre 1965. Mais en fait Korolev a bluffé et le train spatial dit L1 constitué par le Bloc D et le vaisseau est trop lourd de 0,5 tonne. Pour contourner le problème, il remanie le scénario de la mission circumlunaire : l'équipage doit être lancé dans un vaisseau Soyouz 7K classique par une fusée Soyouz tandis que le train L1 est lancé de son côté sans équipage par une fusée UR 500/Proton. Un rendez-vous spatial est réalisé sans amarrage (il n'y a pas de pièce d'amarrage sur le L1) puis l'équipage passe dans le vaisseau du train L1 en effectuant une sortie extravéhiculaire. Korolev est désormais aux commandes de tous les programmes spatiaux habités mais le travail restant à effectuer, qui nécessite la mise au point de trois versions du vaisseau Soyouz, du lanceur N-1 et du module lunaire LK, rend la tenue des échéances peu réaliste.

• (en) Boris Chertok, Rockets and People, vol. 1, Washington, D.C., NASA, coll. « NASA History series / 4110 », 2005 (ISBN 978-0-16-076672-5, OCLC 56421885)
• (en) Boris Chertok, Rockets and People, vol. 2 : Creating a rocket industry, NASA, coll. « NASA History series » (n^o 4110), 2006 (ISBN 978-0-16-081733-5, OCLC 56421885)
• (en) Boris Chertok, Rockets and People, vol. 3 : Hot days of the Cold War, NASA, coll. « NASA History series » (n^o 4110), 2006, 663 p. (ISBN 978-0-16-089559-3, OCLC 56421885)
• (en) Asif A. Siddiqi, Spoutnik and the soviet space challenge, University Press of Florida, 2003, 527 p. (ISBN 978-0-8130-2627-5)
• (en) Asif A. Siddiqi, The soviet space race with Apollo, University Press of Florida, 1996, 489 p. (ISBN 978-0-8130-2628-2)
• (en) Wesley T. Huntress et Mikhail Ya. Marov, Soviet robots in the Solar System : missions technologies and discoveries, New York, Springer Praxis, 2011, 453 p. (ISBN 978-1-4419-7898-1, lire en ligne)
• Pierre Baland, De Spoutnik à la Lune : l'histoire secrète du programme spatial soviétique, Paris, Edition Jacqueline Chambon- Actes Sud, 2007, 341 p. (ISBN 978-2-7427-6942-1 et 2-742-76942-0, OCLC 237970729, notice BnF n^o FRBNF41124805)
• Giles Sparrow (trad. de l'anglais), La conquête de l'espace, Paris, Flammarion, 2007, 320 p. (ISBN 978-2-08-121281-7 et 2-081-21281-1, OCLC 471009592, notice BnF n^o FRBNF41368304)

• Constantin Tsiolkovski
• Valentin Glouchko
• Vassili Michine
• Opération Osoaviakhim
• Croix de Korolev

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• (ru) Site très riche sur le plan iconographique réalisé à l'occasion du 100^e anniversaire de sa naissance
• « Sergueï Korolev, architecte de la conquête de l’espace » (consulté le 18 juin 2020)
• Christian Lardier, « S.P. Korolev », avec de nombreuses photos [PDF], sur kosmonavtika.com, 2016 (consulté le 18 juin 2020)

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