Le 25 mai 1961, quarante-trois jours après le vol de Gagarine, J.F. Kennedy lance son défi aux Soviétiques : nous poserons un homme sur la Lune avant la fin de la décennie !

Khroutchev réunit alors son Etat-Major : le secrétaire du PCUS pour le spatial F.R. Koziov, le chef du secteur au Comité central I.D. Serbine, le premier adjoint du Conseil des ministres A.N. Kossygine, le président de la VPK D,F, Oustinov, le ministre de la Défense R.Ya. Malinovsky, le ministre de l'Industrie de défense K.N. Roudnev, le chef du secteur spatial du Gosplan G.N. Pachkov, et d'autres. Ils décident de relever le défi dans le plus grand secret.

LE PROGRAMME LUNAIRE DE TCHELOMEI

En 1959, Tchelomei est le protégé de Khroutchev car le fils de ce dernier, Serguei Nikititch, vient d'être nommé adjoint de son 0KB pour les systèmes de direction (navigation inertielle). Ainsi, Tchelomei, qui ne construisait que des fusées navales depuis 1955 à Reoutov va devenir le principal constructeur de la technique fuséo-cosmique aux dépens des organisations de Korolev et Yangel.

Cette année-là, il est nommé constructeur général de l'industrie aéronautique, il reçoit la médaille de Héros du travail socialiste et le prix Lénine alors qu'il commence seulement à construire son empire. Il met au point la fusée ABM UR-96 de 1959 à 1961, l’ICBM UR-200 (SS-8 Sasin) de 1960 à 1963, la fusée porteuse UR-500 (Proton) de 1961 à 1965 et le projet de navette Poliot de 1961 à 1965. Pour permettre à Tchelomei de réaliser tous ces programmes, Khroutchev, qui ne croyait pas en l'avenir de l'aviation, va mettre à la tête des entreprises aéronautiques les constructeurs de systèmes fuséocosmiques. Ainsi Tchelomei va récupérer les 0KB de Lavotchkine et Miassichtchev.

Miassichtchev était le créateur du missile ailé intercontinental M-40 (1953-1957), du bombardier supersonique M-50 (1955-1960), du projet de navette spatiale M-48 lancée par une Semiorka (1957-1960) et du projet d'une fusée à trois étages en " paquet " d'une puissance deux fois supérieure à celle de la Vostok de Korolev.

En 1959, Tchelomei veut imposer un engin à trois étages dont les constructeurs seraient Miassichtchev, Sukhoï et Tchelomei. Mais le résultat des études de faisabilité est négatif : le schéma proposé par Tchelomei est fantaisiste. Miassichtchev refusera de continuer à travailler avec Tchelomei et quittera son entreprise pour prendre la direction du TsAGi. L'OKB-23 et son usine de Fili deviennent la filiale n° l de Tchelomei en 1960, et elle est confiée à V.N. Bougaisky pour réaliser la fusée Proton.

Lavotchkine, mort le 9 juin 1960 lors d'un essai de sa fusée 400 (SAM-5 Griffon), avait conçu le missile ailé intercontinental La-X qui avait volé avec succès en 1959. Son successeur, M.M. Pachinine, assure le déclin de I'OKB-301 au bénéfice du constructeur de SAM P.D. Grouchine. Le 18 décembre 1962, l'entreprise de Khimki devient la filiale n° 2 de Tchelomei, qui est confiée à AJ. Eïdis pour réaliser des fusées navales (SSN-3 Shaddock) en 1963-1964. Puis, le 2 mars 1965, elle devient l'OKB des sondes interplanétaires dirigé par G.N. Babakine.

La fusée UR-500 à deux étages est capable de lancer 12,5 t sur orbite basse. Elle est conçue sur le modèle du barillet, à l'instar de la fusée américaine Saturn-l. Les six réservoirs latéraux, chacun doté d'un moteur RD-253, entourent un énorme réservoir central. La poussée totale au décollage atteint 900 t, soit le double de la Semiorka

La navette Poliot (" vol " d'un avion en russe) est un engin capable en mode orbital, d'atterrir sur n'importe quel aéroport ou, en mode interplanétaire, de voyager de planète en planète. Cette navette est en forme de cigare avec une dérive latérale et un empennage circulaire à géométrie variable. L'engin est piloté et peut intercepter une cible ou effectuer une mission de reconnaissance. Le système d'atterrissage est un système original à coussin d'air, mis au point par l'inventeur V.A. Djaparidze.

Tchelomei promet que la navette sera réalisée en trois ans. Une maquette de 1950 kg est construite pour des essais de maniabilité. Le système propulsif possède des moteurs placés dans les trois axes x, y et z. Les moteurs sont fournis par l'OKB d'Isaiev. Le satellite Poliot-1 est lancé le 1er novembre 1963 de Baïkonour par une fusée Vostok modifiée. L'orbite initiale de 339/592 km fut portée à 343/1437 km tandis que l'inclinaison initiale de 60° fut légèrement réduite à 59°. Poliot-2 est lancé le 12 avril 1964 : de même, l'orbite initiale de 242/485 km inclinée à 60° est modifiée en une orbite 310/ 500 km inclinée à 58°. Cette fois, l'inclinaison sera fortement modifiée lors du passage sur l'équateur.

Mais, en octobre 1964, Khroutchev est limogé et remplacé par Brejnev à la tête du PCUS et par Kossygine à la tête du Conseil des ministres. La nouvelle direction va dénoncer les erreurs de Khroutchev, notamment en ce qui concerne le favoritisme de Tchelomei. Selon G.N. Pachkov, cette erreur de jugement a complètement désorganisé le programme spatial pendant cinq ans.

Le 3 août 1964, I'OKB-52 de Tchelomei reçoit une commande du Conseil des ministres pour la construction de douze vaisseaux cosmiques LK-1 qui doivent permettre le survol de la Lune par un homme au second trimestre 1967. L'engin, lancé par la fusée UR-500, comprend un bloc moteur, le compartiment des appareils avec des panneaux solaires et une capsule du type Gemini placée au-dessus de la coiffe de protection. La capsule est dotée d'une tour de sauvetage à poudre.

Mais après une année de travail, le projet est transféré chez Korolev qui voulait conserver le monopole des vaisseaux cosmiques. En septembre 1964, Korolev affirmait que le survol lunaire était impossible avec la fusée UR-500 sans un arrimage intermédiaire. Mais la nouvelle fusée UR-700 devait permettre de réaliser un survol direct.

En septembre 1965, une réunion sur le programme lunaire a lieu avec Korolev et Tchelomei : la décision d'entraîner de 6 à 8 cosmonautes est prise dans le cadre du programme Zond. L'objectif est de survoler la Lune pour le 60ème anniversaire de la révolution d'Octobre.