Чем больше было запусков по программе создания и модернизации баллистических ракет, тем очевиднее становилось: без знания физики высших слоев атмосферы нечего и думать о совершенствовании ракет как таковых. Поэтому впоследствии на базе принимаемых на вооружение боевых ракет было выпущено целое семейство научно-исследовательских ракет с такими же характеристиками.

Созданная на основе «Р-2» геофизическая ракета «В-2А» стартовой массой 20,7 тонны поднимала научные приборы на высоту до 200 километров. Ее длина вместе с приборным отсеком достигала почти 20 метров. Научная аппаратура располагалась в спускаемой головной части и двух отделяемых в полете геофизических контейнерах весом 860 килограммов. В контейнеры помещали стеклянные баллоны с вакуумными кранами для взятия проб воздуха, магнитные и ионизационные манометры, кассеты с полированными металлическими пластинками для регистрации ударов микрометеоритов, фотоаппараты для съемки облачных систем и поверхности Земли, регистрирующая аппаратура и программный механизм На определенной высоте контейнер выбрасывался из ракеты в сторону, что давало возможность вести измерения в невозмущенной среде. Спуск контейнеров на Землю производился на парашютах, раскрываемых на высоте 2 километров. Энергия удара при приземлении поглощалась специальным демпфером.

На базе «Р-5» была создана ракета «В-5А», которая могла поднимать грузы на высоту до 500 километров. Длина ракеты «В-5А» вместе с приборным контейнером равнялась 23,7 метра, а ее масса при старте составляла 29,3 тонны.

^{Научно-исследовательские ракеты СССР, созданные на базе боевых баллистических ракет}

^{1 — «В-1А» (1949 год); 2 — «В-1В» (1951 год); 3 — «В-1Е» (1954 год); 4 — «В-2А» (1957 год); 5 — «В-5А» (1958 год); 6 — «В-5В» (1964 год);}

^{7 — «Вертикаль» (1970 год).}

21 февраля 1958 года, уже после успешного запуска первых искусственных спутников Земли, «В-5А» поднялась на высоту 473 километра с полезным грузом в 1520 килограммов, установив мировой рекорд высоты для одноступенчатой ракеты.

Из этой же серии можно назвать ракеты «В-5Б» и «В-5В», которые применялись не только для исследования верхних слоев атмосферы, но и для изучения Солнца, звезд и космических лучей. В 1970-е годы в интересах социалистических стран, входящих в Совет экономической взаимопомощи, с помощью геофизических ракет, созданных на основе «Р-5», проводились исследования космического пространства по программе «Вертикаль».

В начале 1950-х годов Михаил Янгель, главный инженер НИИ-88, сконструировал тактическую ракету «Р-11» для сухопутных войск, двигатель которой работал на азотной кислоте и керосине. По сравнению с «Р-1» новая ракета имела в 2,5 раза меньшую стартовую массу при той же дальности полета. Первый успешный пуск ракеты «Р-11» в рамках лет-но-конструкторских испытаний состоялся 21 мая 1953 года.

Эксплуатационные особенности ракеты «Р-11» (запуск с колесной или гусеничной машины, железнодорожного спецвагона, надводного и подводного корабля) позволяли расширить область ее применения для научных исследований. Особый интерес представляла возможность геофизических наблюдений в районах Земли, куда доставлять ранее разработанные ракеты было практически невозможно — например, в приполярных районах СССР.

Ракета «В-11А», созданная на базе «Р-11», имела специальный обтекатель головной части, защищавший контейнер от теплового воздействия и аэродинамических нагрузок в полете, а также специальный переходный отсек для крепления контейнера, размещения пневматической системы разделения, коммутационной аппаратуры и системы успокоения.