Созданный по схеме РДС-37 заряд, вполне отвечающий условиям применения на межконтинентальной баллистической ракете и весящий на 300 кг легче прототипа, был успешно испытан при сбросе с самолета 6 октября 1957 г., показав мощность 2,9 Мт, что примерно на 20% превысило заданную величину. Постановлением от 2 ноября 1957 г. новый заряд был официально «прописан» в головной части «Семерки». Применительно к нему для серийных ракет Р-7 (изделий 8К71) были созданы головные части массой 5,37 т.
К сожалению, проверить работоспособность усовершенствованной головной части при очередном пуске 30 января 1958 г. ракеты М1 -11 не удалось. При разделении ступеней из- за нештатной работы сопл отвода на блоках «В» и «Г»блоков была повреждена магистраль наддува баков блока «Ц». Турбонасосный агрегат пошел в разнос и разрушил пневматическую магистраль управляющего давления и бортовую кабельную сеть. В результате головная часть не отделилась и вместе с блоком «Ц» упала с недолетом 80 км.
Пуск, назначенный на 12 марта, не состоялся. Вернувшаяся с завода на полигон ракета М1 -6 вновь, как и в прошедшем июне, отказалась уйти в полет. На этот раз после выхода двигателей на промежуточную ступень преждевременно открылся клапан подачи окислителя блока «Г».
Наконец – свершилось! Головная часть ракеты М1-10 благополучно дошла до намеченной точки при пуске 29 марта 1958 г., перелетев цель на 7,5 км и отклонившись вправо на 1,1 км. В месте падения образовалась воронка глубиной 12 м при диаметре 32 м. Однако и на этот раз не все было идеально – проявилась нестабильная работа системы одновременного опорожнения баков.
Остальные испытания в 1958 г. прошли менее успешно. При пуске 4 апреля ракеты Б1-12 был получен перелет на 68 км из-за неисправности антенны системы радиоуправления. Двигатели отключились по сигналу от интеграторов, преднамеренно настроенных на перелет в 100 км. Запущенная 24 мая ракета Б1-3 не долетела на 45 км из-за проявившейся на 88 секунде неисправности в дренажно-предохранительном клапане наддува бака – в насос турбонасосного агрегата начала поступать смесь жидкого кислорода с газом. Вдобавок снова головная часть не отделилась от ракеты.
Но вскоре в космосе был достигнут большой успех. После неудачной попытки, предпринятой 27 апреля и закончившейся разрушением космической версии «семерки» – ракеты-носителя 8А91 №Б 1 -2 от действия резонансных колебаний на 97-й секунде полета, 17 мая ракета 8А91 №Б1-1 успешно вывела на орбиту третий искусственный спутник Земли весом около 1,5 т.
Межконтинентальную ракету М-1-6, отличившуюся непокорным нравом при попытках пуска в июня 1957 г. и в марте 1958 г., вновь доставили на полигон – на этот раз как Б1-4. 10 июля в 10ч42 мин она попыталась уйти в полет, «забыв» на старте блок «Д» с прогоревшей из-за обрыва тарели главного кислородного клапана камерой двигателя.
При падении блока «Д» стартовое сооружение было основательно разрушено, но его отремонтировали на удивление быстро. В это время уже велось строительство боевых стартовых позиций под Архангельском, и предназначенное для них уникальное наземное оборудование переадресовали с севера на юг. За счет лихой экспроприации ремонтные работы быстро завершились, что позволило уже 23 сентября и 4 декабря 1958 г. попытаться осуществить запуски космического аппарата к Луне при помощи первой трехступенчатой модификации «семерки» – изделия 8К72. При первой попытке на 87-й секунде на ракете №Б1-3 начались резонансные колебания, при второй – они проявили себя на 103-й секунде полета машины Б1 -4, а при третьей – на 245-й секунде вышел из строя мультипликатор насоса перекиси водорода турбонасосного агрегата двигателя центрального блока ракеты Б1-5.
Неправильная настройка все того же мультипликатора турбонасосного агрегата (но на этот раз в двигателе бокового блока) подвела МБР 8К71, запущенную 24 декабря. Из-за перерасхода топлива на 117-й секунде преждевременно отделился боковой блок «В» и несбалансированная ракета БЗ-16 была подорвана на 130-й секунде полета. Головная часть упала в 700 км от старта.
Это была первая ракета, предназначенная для третьего, совместного, этапа летных испытаний. Ракеты третьего этапа доработали в части исключения неудобного для доступа межбакового отсека центрального блока, всю аппаратуру переместили в передний отсек над баком окислителя. Кроме того, увеличили тягу рулевого двигателя, установили системы одновременного опорожнения баков не только на центральном, но и на боковых блоках, изменили условия наддува баков. Для исключения опасных вибраций ввели демпферы в трубопроводах магистралей окислителя.