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OKB-586以63S1为开发代号开始了这项研究。直接利用R-12作为火箭的第一级是很容易的，几乎不需要对导弹做任何改动。所需研制的只是将航天器送入轨道的上面级，该上面级还得能补偿第一级发动机比冲低的缺点。上面级发动机的研制工作交给了由火箭发动机专家格鲁什科领导的OKB-456。格鲁什科提供了一种单推力室发动机RD-119，它作为上面级的动力装置具有许多优点。63S1的级间分离系统是另一个研究难点，最后采纳的方案几乎与科罗廖夫的R-7相同。在卡普斯京亚尔为这种两级火箭改装了一个原用于发射R-12导弹的地下井。