Менее чем через год, 20 января 1955 года, на полигоне Капустин Яр состоялся первый испытательный пуск ракеты Р-5М. Именно такой индекс решили присвоить новому изделию. 2 февраля 1956 года был произведен первый пуск Р-5М, оснащенной головной частью с ядерным зарядом. Несмотря на всеобщее возбуждение и неизбежное в таких случаях волнение, усугубляемое присутствием высокого начальства, боевой расчет сработал с высоким профессионализмом. Ракета благополучно стартовала и достигла района цели. Надежно сработала автоматика подрыва ядерного заряда. К началу лета 1956 года программа летных испытаний ракеты Р-5М была завершена, и 21 июля постановлением правительства она была принята на вооружение инженерных бригад РВГК, где состояла до 1961 года.
Ракета Р-5М имела ту же двигательную установку с системой автоматического поддержания постоянства тяги. Система управления – автономная, с системой боковой радиокоррекции. Для повышения ее надежности было предусмотрено резервирование главных блоков: автомата стабилизации, источников бортового питания, кабельной сети на отдельных участках.
Головная часть с ядерным зарядом мощностью 300 кт отделялась от корпуса ракеты в полете. Круговое вероятностное отклонение (КВО) точки падения головной части от расчетной точки прицеливания составляло 3,7 км.
БРСД Р-5М (СССР) 1956 г.
Боевой ракетный комплекс с ракетой Р-5М был более совершенным, чем его предшественники. Запуск ракеты был полностью автоматизирован. В процессе предстартовой подготовки осуществлялся контроль всех пусковых операций. Старт проводился с наземной пусковой установки (пускового стола). При установке ракеты на пусковой стол не требовалось ее предварительно перегружать на установщик. Но у ракетного комплекса были и недостатки. Предстартовые проверки, операции по заправке и прицеливанию Р-5М проводились без средств автоматизации, что значительно увеличивало время подготовки к пуску. Использование в качестве одного из компонентов ракетного топлива быстро испаряющегося жидкого кислорода не позволяло держать ракету в заправленном состоянии более 30 суток. Для выработки запаса кислорода необходимо было иметь мощные кислородные заводы в районах базирования ракетных частей. Все это делало ракетный комплекс малоподвижным и уязвимым, что ограничивало его применение в вооруженных силах.
Ракеты Р-5 и Р-5М применялись и в мирных целях в качестве геофизических ракет. В 1956-1957 годах была создана серия ракет, получивших обозначение Р-5А, Р-5Б, Р-5В для исследования верхних слоев атмосферы, магнитного поля Земли, излучения Солнца и звезд, космических лучей. Наряду с изучением явлений, связанных с геофизическими процессами, эти ракеты применялись для проведения медико-биологических исследований с использованием животных. Ракеты имели спускаемую головную часть. Запуск проводился на высоты до 515 км.