Наученный горьким опытом излишней концентрации усилий на одной теме – дальнейшем развитии «Фау-1», Челомей стремился всячески расширить область применения своих разработок. В частности, в 1957 г. он поручил своим сотрудником изучить возможность создания на базе противокорабельной ракеты П-6 ее зенитной модификации путем замены аппаратуры наведения и боевой части на своего рода вторую ступень – твердотопливную самонаводящуюся ракету. Вскоре вместо модификации П-6 была предложена дальняя твердотопливная зенитная ракета специальной разработки С-500, но она не прошла по конкурсу с аналогичным жидкостным изделием А.И. Микояна, которое в дальнейшем также не довели до практической реализации.
На основе полученного опыта Челомей предложил крылато-баллистическую ракету «КБР» для поражения наземных или надводных целей с дальностью 1000-1200 км и скоростью 8000-10000 км/ч. Разработка эскизного проекта по данной теме была задана постановлением партии и правительства №708-556 от 2 июля 1958 г. В дальнейшем это направление трансформировалось в создание крылатых управляемых головных частей для баллистических ракет. Уже в 1959 г. рассматривалась крылато-баллистическая ракета со стартовым весом 85 т, рассчитанная на дальность 12000 км, а затем и аналогичная ракета со стартовым весом 110 т, обеспечивающая также и запуск спутников.
В дальнейшем Челомей представил ряд предложений:
– по орбитальным беспилотным и пилотируемым ракетопланам (тема «Р») для использования, в частности, в качестве истребителей спутников;
– по межпланетным космопланам для полетов к Луне, Марсу, Венере (тема «К»);
– по управляемому спутнику для морской разведки и выдачи целеуказания корабельным комплексам крылатых ракет П-6 (тема «УС»);
– по крылато-баллистической ракете для поражения морских и наземных целей (тема «УБ»).
Для выведения на орбиту ракетопланов и космопланов массой 10-12 т предлагалась разработка в ОКБ-52 нового космического носителя А-300 со стартовой массой около 300 т. Эта программа, представлявшаяся скорее научно-фантастической, чем научно-технической, была одобрена и задана для реализации с завершением в 1962-1965 гг. Постановлением партии и правительства №715-296 от 23 июня 1960 г. «О производстве ракет-носителей спутников и космических кораблей…» При этом предусматривалась проработка возможности использования ракет-носителей семейства Р-7 вместо создания нового носителя практически того же стартового веса. Глубокое впечатление от напористости Челомея подвинуло Королева пообещать увеличить полезную нагрузку «семерки» до вполне реального уровня в 6 т и даже до явно недостижимых 12 т.