Неуправляемая твердотопливная ракета ЗР9 комплекса «Луна» на ПУ 2П16.
Институтом наряду с модификацией «Филин-1» с атомным зарядом был сконструирован рассчитанный на ту же дальность вариант с мощной фугасной боевой частью, снаряженной 500 кг взрывчатого вещества. Кроме того, был разработан и вариант ракеты «Филин-3», оснащенной более легкой боевой частью, заимствованной от «Марса», и за счет этого способной достичь дальности 40 км.
Для всех ядерных боевых частей ракет «Марс» и «Филин» велись работы по более совершенному взрывателю, обеспечивающему подрыв на оптимальной высоте.
Разработанные НИИ-1 тактические неуправляемые пороховые ракеты 3Р1 «Марс» и 3Р2 «Филин» с ядерными зарядами положили начало созданию ряда тактических ракет, характеристики которых совершенствовались от одного образца к другому. Теперь это были уже не реактивные снаряды, а полноценные твердотопливные ракеты. С принятием на вооружение этих ракетных комплексов Сухопутные войска впервые получили тактическое ядерное оружие. Это существенно повысило статус института в системе предприятий оборонных отраслей страны. Самоходные пусковые установки с этими ракетами неоднократно участвовали в парадах на Красной площади.
Февральским постановлением ЦК КПСС и СМ СССР в 1960 г. комплексы с ракетами «Марс» и «Филин» были сняты с вооружения.
Созданная в США большая по тому времени неуправляемая твердотопливная ракета «Онест Джон» была способна доставить атомный заряд на дальность в 32 км. Отечественные ракеты 3Р1 «Марс» и 3Р2 «Филин» по дальности применения уступали американской ракете «Онест Джон».
Это обстоятельство предопределило интенсивный поиск решений проблемы увеличения дальности отечественных твердотопливных ракет аналогичного назначения. Основная трудность состояла в обеспечении высокой точности стрельбы, необходимой для эффективного действия по различным целям. Поэтому одновременно с разработкой первых ракет 3Р1 и 3Р2 в НИИ-1 проводились исследования по повышению точности стрельбы, которые были реализованы при дальнейших разработках.
Проводимые проектные работы требовали качественно более высокого научного уровня, новых теоретических знаний. Как самостоятельное направление в то время возникла теория проектирования твердотопливных ракет. На базе результатов собственных исследований была создана экспериментальная методика отработки двигателей ракет на стендах и в полете, сопровождавшаяся разработкой приборов и аппаратуры измерений. В 1950-е гг. углубились основы теории проектирования ракет на твердом топливе. Методы баллистического проектирования были развиты сотрудниками НИИ-1 Г.А. Шеповаловым, аэродинамики ракет — А.А. Голицыным, прочностных расчетов — И.С. Малютиным, баллистики ракет — Р.Ш. Малкиным.
В последующие годы в НИИ-1 и смежных организациях-соисполнителях, а также в головных НИИ Заказчика с этих работ начались плановые работы по оптимизации тактико-технических, экономических и эксплуатационных характеристик ракетных комплексов с неуправляемыми тактическими ракетами, серия исследований по динамике полета, изучению условий старта и возмущений, приводящих к рассеиванию точек падения БЧ, нахождению способов снижения уровней этих возмущений и снижения чувствительности ракеты к ним. Результатом работ является воплощенный в последующих разработках института комплекс конструктивных мероприятий по совершенствованию ракет, пусковых установок, а также развитие более точных методик определения и прогнозирования внутрибаллистических и внешнебаллистических параметров, описывающих условия ракетного пуска.
Главным стало повышение точности стрельбы одиночными выстрелами, эффективности поражения цели без какой-либо корректировки огня, применявшейся в PC военного времени. Впервые в практике создания ракетных систем и комплексов произошла качественная смена главного критерия оценки оружия: показатели кучности заменились показателями точности, что означало коренную перестройку методов проектирования ракеты и комплекса.
По результатам этих работ, в частности, была обоснована обеспечивающая минимизацию характеристик рассеивания неуправляемой ракеты схема, предусматривающая регулярный проворот корпуса ракеты вокруг ее продольной оси, энергичный старт ракеты с ПУ, оптимальный для конкретного образца ракеты запас аэродинамической устойчивости.
Были также обоснованы мероприятия по повышению точности учета (при подготовке расчетных данных на пуск) характеристик двигателя ракеты, фактического профиля температуры и давления атмосферы по высоте и др.
В эти годы были проведены исследования по динамике полета неуправляемых ракет, изучению условий старта и уровня возмущений, действующих на ракету в полете.
В результате проведенных НИОКР институт смог приступить к созданию ракетного комплекса «Луна» с неуправляемыми ракетами.
Под руководством Н.П. Мазурова была разработана ракета 3Р9 «Луна», по массе и габаритам близкая к ракете «Марс». Проектирование новой ракеты было начато в институте в 1953 г., а полномасштабные работы — в 1957 г. по постановлению ЦК КПСС и СМ СССР от 18 мая 1957 г. Целью разработки нового комплекса было увеличение дальности стрельбы по сравнению с «Марсом» и «Филином». Разработчики ядерного заряда предложили конструкцию, которую можно было разместить в ГЧ диаметром 415 мм. Достижения в твердотопливном ракетостроении позволяли при проектной массе ГЧ и хорошей аэродинамической форме по сравнению с ракетой «Марс» более чем удвоить дальность, доведя ее до 45 км при увеличении стартовой массы только на четверть. Это позволяло разместить системы ПУ на той же базе плавающего танка ПТ-76.