Вместе с четвертой бригадой Сергей Павлович начал изучение всего необходимого для обеспечения жизни человека при полете в стратосфере и выше. Были рассмотрены особенности полета в скафандрах, в герметических кабинах с регенерацией воздуха и т. д. Постепенно изучалось все то, с чем человек столкнется на большой высоте. Королёв попросил Ксению как врача помочь изучить влияние изменений атмосферного давления на состояние человека, которому предстояло совершать полеты в стратосфере. Сергей Павлович всегда умел вовлечь в свое дело всех окружающих, включая собственную жену. Мощный двигатель был еще не готов, но Королёв не сдавался: ведь уже существующие двигатели смогут поднять если пока не человека, то автомат, который бы его заменил. Так рождался у Сергея Павловича замысел создания крылатых ракет с управляющими автоматами на борту.

Идея быстро начала воплощаться в жизнь. Стали появляться модели будущих крылатых ракет, на которые устанавливали управляющие устройства. Тех, кто занимался крылатыми ракетами в ГИРД, в шутку называли «пенькосшибателями»: поначалу ракеты плохо подчинялись командам и нередко попадали при испытаниях в пни. Но прогресс был налицо, и постепенно люди научили эти ракеты летать. Бригада приступила к разработке крылатой ракеты 06/1.

Постепенно Королёв полностью предпочел ГИРД работе в авиации. Он мечтал сделать ракетное строительство всенародным делом и считал группу не только центром развития, но и пропаганды. Он делал очень многое, чтобы донести до широких масс значение новой техники, ее перспективы, вклад наших ученых в разработку теории реактивного движения. Королёв даже хотел выпустить целую серию (10–15 штук) небольших популярных книг по реактивному движению, например: «Что такое реактивное движение?», «Топливо для ракетных двигателей», «Применение ракетных двигателей» и т. п., ведь в то время такой литературы практически не было. Королёв привлекал к написанию книг о ракетах наиболее сведущих специалистов, писал сам, хлопотал даже об издании журнала «Советская ракета». Предложение об издании журнала было поддержано Центральным советом Осоавиахима и утверждено в решении от 8 марта 1933 г. Однако довести дело до издания не удалось.

В августе 1933 года был достроен прообраз будущих баллистических ракет дальнего действия. Это была первая советская ракета, работающая на жидком топливе. В назначенный день, 11 августа, собралось много желающих увидеть старт ракеты, но она так и не взлетела из-за технических неполадок. Причину быстро устранили, и повторный пуск назначили через два дня. Первая неудача кое-кого разочаровала, так что в следующий раз зрителей было меньше. Казалось, все уже было учтено, однако ракета не взлетела и во второй раз. Теперь уже мало кто верил в успех, кроме, конечно, самих создателей ракеты и Сергея Павловича. Он всю жизнь, с самого детства, следовал принципу – никогда не бросать начатое дело, доводить его до конца любой ценой. И назначил третью попытку старта ракеты. И вот – свершилось! Ракета была запущена. Правда, в воздухе она пробыла всего 18 секунд и взлетела на высоту 400 м. Но это не важно, главное – первый полет советской ракеты успешно состоялся. Радости гирдовцев не было конца. Этот полет окрылил их, придал уверенности в том, что над воплощением этой идеи стоит трудиться дальше. На следующий день после запуска ракеты в харьковской газете «За технику» под рубрикой «Мы смотрим в будущее» была опубликована статья Королёва с его фотографией и автографом. Заканчивалась она словами: «Безусловно, близко то время, когда над Советским Союзом с молниеносной скоростью будут летать ракетные корабли. Живой пример тому – авиация, которая за последние несколько лет так развилась, достигла таких успехов и так прочно вошла в наше социалистическое хозяйство. Советские ракеты будут летать над Союзом Социалистических Республик». Каждое слово в тексте дышало оптимизмом и верой в будущие достижения ракетной техники.

Окрыленные успехом первой ракеты, гирдовцы с удвоенной энергией взялись за подготовку к пуску новой ракеты конструкции Ф. А. Цандера. Ее двигатель работал на жидком кислороде и этиловом спирте (горючее предыдущей ракеты составлял «сгущенный» бензин и жидкий кислород). Ракету назвали «ГИРД-Х», и стартовала она 25 ноября того же года. Накануне выпал сильный снег. Нужно было доставить ракету и жидкий кислород для нее на Нахабинский полигон. Испытатели весь день прождали грузовик, который должен был доставить кислород на полигон и вернуться за гирдовцами, но он так и не пришел. Пришлось ехать своим ходом. А ракету везли поездом, а затем несли около шести километров до места старта. По пути они увидели свою машину, застрявшую в сугробе. Содержимое ее кузова тоже пришлось нести на себе. Несмотря на все трудности, пуск был совершен и полет состоялся удачно. Ракета поднялась лишь на 80 метров, но это был еще один успешный шаг в освоении ракетной техники.

Обе ракеты были достроены уже после скоропостижной смерти Ф. А. Цандера (умер от тифа в Кисловодске 28 февраля 1933 года). Гирдовцы тяжело переживали утрату – он был старшим товарищем, единомышленником, примером преданности делу. Но нужно было двигаться дальше.

Самостоятельное существование ГИРД прекратил осенью 1933 года, влившись в Реактивный научно-исследовательский институт (РНИИ). Королёв убедил М. Н. Тухачевского в возможности использования ракет в качестве оружия. Тухачевский был талантливым и эрудированным военным руководителем и хорошо важность развития ракетной техники для обороны страны. Нужно было расширяться.

Начальником института назначили Сергея Павловича. Так закончился его гирдовский период жизни. Королёв понял, что именно коллективное творчество определяет успех в современной технике. Он собирал вокруг себя способных, преданных делу людей, которые могли обращаться к нему с любыми вопросами. Королёв ценил и творческие проявления каждого члена коллектива. Таким руководителем, деятельным, умеющим объединить вокруг себя людей и правильно их направить, Сергей Павлович оставался и в дальнейшем, когда в его подчинении находились десятки тысяч человек.

В Реактивном институте Королёва не понимали. С самого начала работы между двумя объединившимися коллективами и в первую очередь их руководителями возник острый конфликт. Дело было в разном понимании целей научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Изнуряющие споры касались также объемов работ по крылатым ракетам и ракетопланам, использования жидкого топлива, производственной базы и еще целого ряда рабочих вопросов. Сергей Павлович чувствовал себя скованным, страдал от того, что его не понимают, что не получается убедить начальство института в правильности своих взглядов. Уже в январе 1934 года Королёв был освобожден от занимаемой должности. Гирдовцы стали покидать институт, но на тот момент это было единственное научное учреждение, где можно было работать над проблемами военной техники. Поэтому Сергей Павлович решил остаться и продолжил усердно трудиться, хотя и в ранге рядового инженера.

31 марта 1934 года в Ленинграде открылась первая Всесоюзная конференция по изучению стратосферы. Она стала значимым событием в научных кругах, на ней побывали известные ученые и специалисты в этой области, во главе с президентом Академии наук СССР А. П. Карпинским. Открыл конференцию академик С. И. Вавилов, поддерживающий всех, кто занимался ракетами.