Конструкторам предстояло преодолеть серьезное препятствие – чтобы вывести искусственный объект с околоземной орбиты на трассу к Луне, необходимо поднять его скорость с первой космической (7,91 км/с) до второй (11,2 км/с). Для выполнения этой задачи двух ступеней «Р-7» уже не хватало, требовалась третья ступень (разгонный блок).

Постановлением ЦК КПСС и Совета министров СССР № 343-166сс «О создании объекта „Е“» от 20 марта 1958 года предусматривалась разработка лунной станции и трехступенчатого носителя на основе серийной межконтинентальной ракеты «Р-7А» с целью достижения второй космической скорости и доставки станции на Луну (первый вариант) или облет ею Луны (второй вариант). Время на проектно-конструкторскую разработку, изготовление и отработку вновь было минимальным из возможных – Сергей Королёв, как обычно, опасался, что его опередят американские конкуренты.

2 сентября 1958 года вышло постановление № 1014-483сс о пусках станций к Луне начиная с текущего месяца. Столь скорому появлению документа способствовали усилия американцев: упустив первенство на этапе спутников, они ударно разработали космический аппарат «Pioneer», предназначенный для изучения Луны и окололунного пространства. 17 августа 1958 года с мыса Канаверал был даже осуществлен пуск аппарата этой серии массой 38 кг, однако взрыв ракеты «Thor» на 77-й секунде прервал его полет.

Советская межпланетная станция «Е-1», разработанная группой Глеба Юрьевича Максимова, была намного тяжелее (187 кг) и конструктивно походила на первый простейший спутник, представляя собой сферический контейнер из двух алюминиево-магниевых полусфер, внутри и снаружи которых располагалось различное оборудование.

Несмотря на тщательную отработку всех элементов космической системы, на начальном этапе советских ученых ждало разочарование. При пуске 23 сентября 1958 года станция «Е-1» погибла в результате развала ракетного пакета на 87-й секунде полета. 11 октября состоялся новый старт, и снова – неудача: на 104-й секунде ракета разрушилась из-за возникновения резонансных вибраций конструкции от пульсаций давления в двигателях. Гибелью носителя закончился и пуск 4 декабря – тяга двигателей резко упала, поэтому аварийная система выключила их.

Только 2 января 1959 года (то есть с четвертого раза) к Луне стартовала ракета «Р-7А» с «Е-1», получившая в сообщении ТАСС название «Первая космическая ракета», а в печати – «Лунник» и «Мечта». Впервые в истории человечества рукотворный объект превысил вторую космическую скорость, развив 11,4 км/с.

После выключения двигателя блока «Е» произошло отделение станции. Дальнейший полет продолжали уже два тела – через 34 часа после старта они миновали цель на расстоянии 6400 км, проскочив расчетную точку раньше Луны, и вышли на орбиту вокруг Солнца. Причиной «промаха» стало обычное разгильдяйство, связанное с празднованием Нового года. Представитель разработчика системы радиоуправления, выставляя 1 января плоскость антенн, ошибся по углу места на 2°, выставив 44° вместо 42°. Его никто не проконтролировал – «влияние» праздника. Во время полета данные от пеленгатора в счетно-решающее устройство поступали исправно, но параметр по углу места всё время шел с ошибкой, воспринимаясь как отклонение ракеты вниз от расчетной траектории. Поэтому счетно-решающее устройство не выключало двигатель центрального блока, ожидая, пока данные по углу места не придут в пределы допуска. В результате двигатель отработал до исчерпания топлива, и блок «Е» стартовал из случайного района.

Впрочем, из любой оплошности всегда можно извлечь выгоду. Советские официальные лица не моргнув глазом заявили, что полет мимо Луны был задуман изначально. Станция «Е-1» была объявлена «первой искусственной планетой Солнечной системы». Американцы смогли осуществить похожий запуск только через два месяца – 3 марта 1959 года американский аппарат «Pioneer 4» стал второй искусственной планетой.

Среди других научных результатов, полученных с помощью приборов, установленных на «Луне-1», были и такие, которые непосредственно затрагивали перспективы будущих пилотируемых межпланетных полетов. Например, в отчете, подготовленном 22 января, то есть через двадцать дней после старта «Е-1», для членов ЦК КПСС, находим следующий пассаж:

«По результатам измерений космических лучей получены новые данные, показывающие, что в межпланетном пространстве на очень больших расстояниях от Земли интенсивность космического излучения постоянна с точностью до 20 %. На высоте 2000 км зарегистрирована доза космического излучения порядка рентгена в час, а на высоте 100 000 км суммарная ионизация составляет 6 × 10-4 рентгена в час. ‹…›

По космическим лучам получены результаты большого научного значения. Полученные результаты позволяют уже сейчас оценить дозу вредного облучения живого организма, находящегося в межпланетном пространстве. Эта доза, по-видимому, не может привести к катастрофически вредным воздействиям. Зоны опасного воздействия расположены вблизи небесных тел, имеющих магнитное поле.

Человек, находящийся вне опасной зоны в межпланетном пространстве, может получить смертельную дозу облучения порядка 500 рентген в течение 50 лет.

Полученные выводы нуждаются в дальнейшем уточнении, т. к., по данным наземных станций регистрации космических лучей, один раз в несколько лет наблюдаются большие возрастания интенсивности космических лучей, что может привести к значительному облучению».

Таким образом, с помощью «Луны-1» еще в начале 1959 года было показано, что радиационные пояса, открытые аппаратом «Explorer» и «Спутником-3», имеют ограниченную протяженность и не могут быть опасны для тех, кто когда-нибудь полетит на Луну.

Юрий Гагарин был вдохновлен происходящим (интересно, а как он относился бы к ракетно-космической программе, если было бы известно о всех предшествующих проблемах?) и решил, что пришла пора вступить в Коммунистическую партию. В дни работы XXI съезда КПСС – он проходил с 27 января по 5 февраля – будущий космонавт обратился с соответствующей просьбой к капитану Анатолию Павловичу Рослякову, который занимал должность секретаря партийной организации части. Вскоре на общем собрании офицеров-коммунистов он был принят кандидатом в члены КПСС. После этого забот только прибавилось: Юрий проводил молодежные вечера, начал посещать занятия в вечернем университете марксизма-ленинизма, читал и конспектировал политико-экономические и философские труды из списка рекомендованной литературы, в отдельную тетрадь записывал свои суждения по тем или иным положениям марксистской теории. Кроме того, он готовился к сдаче зачетов для присвоения классификации военного летчика третьего класса (низший класс в трехступенчатой квалификации летного состава, введенной в 1950 году): налегал на аэродинамику, теорию полета, инструкции по организации полетов в различных условиях и так далее. В дополнение к этим, довольно нудным, занятиям партийная организация назначила Гагарина редактором боевого листка «Молния». Второй номер листка, выпущенный под редакцией Юрия, был посвящен лунным успехам ракетно-космической отрасли: помимо общей информации, почерпнутой из научно-популярных журналов, в нем были опубликованы шуточные стихи и рисунки, подготовленные военнослужащими авиаполка.