赫鲁晓夫于1953年9月上台，急于在国际舞台上捞政治资本，于是恢复了科罗廖夫的自由，批准他提出的探空计划，赫鲁晓夫称该计划为“大闹天宫”，下令成立太空局，要求加速研制导弹和人造卫星。
科罗廖夫设计的世界上第一枚洲际导弹SS—6导弹，1957年8月3日试验成功，导弹长30米，射程8000公里。同年10月4日，科罗廖夫利用该代号P—7的导弹改装发射了人类第一颗人造卫星，开创了太空时代。这颗人造卫星“斯普特尼号”一号，是他在苦役营完成的初步设计，重83．6公斤，绕地球飞行了半年。
他接着设计载人太空飞船，提出海上回收方案，赫鲁晓夫为防太空舱落海被美舰捞获，夺得秘密，主张在苏联本土着陆，科罗廖夫明知不安全，也只好遵照政治决定去做，修改设计，后来证明，笨重太空舱摔落地面，冲力巨大，硬着陆导致多位苏联太空人死亡。
1961年4月12日，世界第一艘载人太空船“东方一号”，载空军飞行员加加林升空，环绕地球飞行一周，历时108分钟，安全着陆。在红场庆功仪式上，赫鲁晓夫陪加加林向欢呼群众致意，科罗廖夫站在远处，为成功和坎坷身世落泪。
美、苏在导弹和太空的竞赛，初期阶段苏联领先，1957年8月拥有世界第一枚洲际导弹SS—6，同年10月4日发射世界第一颗人造卫星，1961年4月12日发射了世界第一艘载人太空飞船，这三个冠军，使美国太空科学界备受压力，急起直追。
美国1957年12月16日匆匆发射了第一颗人造卫星，火箭离开发射台两秒即爆炸，卫星被抛回地面，这次失败令美国人十分难堪，1958年2月1日才首次发射卫星成功，成为继苏联后第二个有能力发射卫星的国家。
美国第一艘载人太空飞船“自由七号”，1961年5月5日载宇航员谢泼德升空，在太空飞行15分钟，安全降落大西洋巴哈马群岛附近水域，谢泼德是在苏联加加林遨游太空23天后，成为世界上第二个走出地球的人，至此，美、苏太空科技打成平手。
1969年7月20日，美国宇航员成功登陆月球，美国太空技术被认为已经超越了苏联，尼克松总统除了向登月英雄道贺外，还打电话给航天科技工作者表示祝贺，形容登陆月球是美国“最高”科学创举之一。
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