La Semiorka conçue par l'équipe de Sergeï Korolev est une fusée puissante mais pas assez pour les missions que l'ingénieur en chef souhaite lui confier. Expédier une sonde vers la Lune ou envoyer en orbite terrestre un vaisseau habité nécessite l'ajout d'un troisième étage, le Block E. Il ne faut que quelques mois à l'OKB-1 pour développer la fusée Vostok. Elle est mise en service en septembre 1958. Le début de sa carrière est émaillé par plusieurs échecs au lancement. Malgré son faible taux de fiabilité, les ingénieurs planchent sur la mise au point du vaisseau Vostok, à bord duquel un cosmonaute prendra place pour une mission dans l'espace. Le 12 avril 1961, Yuri Gagarine embarque pour un vol de 108 minutes autour de la Terre. Il devient le premier homme à voyager dans l'espace. Cinq autres vols habités se succèdent jusqu'à l'arrêt du programme en juin 1963. En parallèle, la fusée Vostok est utilisée pour lancer les premières sondes en direction de la Lune ainsi que quelques satellites scientifiques.
En juillet 1961, le Ministère de la Défense signe le décret portant sur une version améliorée de la fusée Vostok. Vostok 2 aura pour mission la mise sur orbite de satellites espions Zenit 2 à capsule récupérable. Sa mise en service remonte à juin 1962 et elle continuera à voler jusqu'en mai 1967.
En 1964, il est décidé d'apporter quelques modifications à Vostok 2 afin qu'elle puisse lancer les satellites météorologiques Meteor et d'écoute électronique Tselina D. Vostok 2M effectue son vol inaugural en août 1964. Jusqu'à son retrait du service actif en août 1991, elle effectue 92 lancements. Mais sa carrière est entachée par un grave accident survenu le 18 mars 1980 sur le cosmodrome de Plesetsk. Alors que du personnel s'afférait autour de la fusée, une violente explosion secoue le pas de tir. Le bilan est lourd puisqu'on dénombre 48 morts.
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