Что же изобрел фон Браун? Почему остальные ракетчики, включая Роберта Годдарда и Сергея Королева, отстали от него на пару десятилетий? Объяснение простое: он нашел изящное решение ключевой технической проблемы. Все пионеры ракетостроения начинали с двигателей, в которых применялась вытеснительная подача топлива, то есть компоненты горючего нагнетались в камеру сгорания за счет собственного давления или под действием сжатого азота. Таким был и кислородно-спиртовой двигатель ракеты «А-1» («Aggregat-1»), которую команда Вернера фон Брауна начала проектировать в 1932 году, то есть еще до прихода гитлеровцев к власти в Германии. Затем появились схожие проекты «А-2» и «А-3». Но вытеснительная система имеет предел по давлению, что накладывает серьезные ограничения на тягу, ведь чем ниже давление в камере сгорания, тем меньше эффективность сгорания и развиваемая мощность. Из-за этого ни Роберту Годдарду в США, ни Сергею Королеву в СССР не удалось построить двигатель, который смог бы обеспечить ускорение, достаточное для подъема ракеты на космическую высоту. В проекте «А-4», над которым команда Вернера фон Брауна начала работу летом 1936 года, вытеснительная подача была заменена турбонасосным агрегатом (специалисты обычно сокращают термин до аббревиатуры ТНА). О необходимости создания насоса для нагнетания компонентов топлива Роберт Годдард писал еще в 1914 году, однако и через двадцать лет дело почти не сдвинулось с мертвой точки. Казалось, что приемлемого технического решения нет, ведь такой агрегат мало того что должен был нагнетать под давлением в 20 атмосфер горючее и окислитель, имеющие разную температуру кипения, прокачивая 190 литров в секунду, но и разгоняться за 6 секунд, сразу выходя на рабочую мощность. Когда Вернер фон Браун излагал свои требования персоналу завода, выпускающего насосы, он ожидал возражений и споров. Но выяснилось, что требуемый турбоагрегат напоминает один из видов центробежного пожарного насоса. Кроме того, в конструкции двигателя для «А-4» было применено еще одно революционное решение: разработчики снабдили ТНА особым источником энергии — парогазом, получаемым в результате химической реакции смешивания перекиси водорода и перманганата калия. Соединение турбонасосного агрегата с парогазогенератором и стало тем прорывом, который сделал реальностью проект тяжелой баллистической ракеты «А-4».

Тем не менее Вернеру фон Брауну понадобилось еще восемь лет, чтобы довести конструкцию до ума. Испытания полноразмерной ракеты начались на полигоне Пенемюнде летом 1942 года, когда Вторая мировая война была в самом разгаре и становилось очевидным, что союзники по антигитлеровской коалиции постепенно берут верх. Первые старты принесли разочарование, и только третий испытательный запуск 3 октября 1942 года завершился успехом: «А-4» пролетела 190 км, развив скорость свыше 1300 м/с и поднявшись на фантастическую по тем временам высоту в 48 км. Вернер фон Браун, позиции которого были шаткими из-за провалов, велел установить на полигоне памятный камень, «свалившийся с его души».

Однако неудачи продолжали преследовать ракетную программу Третьего рейха: ракеты взрывались на старте, отклонялись от курса, разрушались при снижении, их двигатели отключались раньше срока и тому подобное. Лишь упорство генерала Вальтера Дорнбергера, который осуществлял административное руководство исследовательским центром Пенемюнде, позволило отправить модель в серийное производство, а затем поставить ее на вооружение: ракеты, которые могли бы служить изучению околоземного пространства, были нацелены на уничтожение людей. Восьмого сентября 1944 года первая «А-4» долетела до Лондона и взорвалась в предместье Чизвик, убив троих и тяжело ранив десяток человек.