Казалось бы, основное направление дальнейшей деятельности ОКБ-586 было определено августовским правительственным постановлением, задавшим проработку усовершенствованного варианта Р-12, несущего вместо ядерного в 2,5 раза более тяжелый термоядерный заряд, при этом на дальность 3000 км. Любой инженер-ракетчик сразу определит, что такого прироста боевых возможностей никакой модернизацией не добьешься, Фактически ставилась задача создания новой ракеты существенно большей размерности. Этот самоочевидный вывод был подтвержден и выпущенным в III кв. 1956 г. предэксизным проектом ракеты Р-14 со стартовым весом 95 т, способной поражать цели на дальностях до 4000 км. Но и дальности Р-12 (2000 км) вполне хватало для поражения большинства баз потенциального агрессора на Европейском континенте, да и в Азии. Советские ядерщики также достигли в 1957–1958 гг. огромного прогресса в разработке зарядов. В конечном итоге Р-12 оснастили головной частью почти в сто раз более мощной, чем первоначально заданная, достигнув этого без ее существенного утяжеления и, соответственно, уменьшения максимальной дальности стрельбы ракеты. Таким образом, разработка новой ракеты средней дальности представлялась желательным, но не самым актуальным направлением дальнейшей деятельности днепропетровского ОКБ.

Одновременно с выпуском предэскизного проекта по Р-14 конструкторы ОКБ-586 по собственной инициативе выполнили проектные проработки и по межконтинентальной ракете Р-16. В ней, как и в других разработках этого ОКБ, предусматривалось использование высококипящих компонентов топлива с азотной кислотой в качестве окислителя. Стартовый вес двухступенчатой ракеты оценивался в 135 т, максимальный диаметр конического корпуса в основании первой ступени — в 3,84 м, в передней части второй ступени — в 1,54 м.

Чтобы должным образом оценить всю смелость предложений ОКБ-586, напомним, что в это время спроектированная в ОКБ-1 под руководством С.П. Королева первая отечественная МБР Р-7 находилась еще только на стадии наземной отработки. Вес ее превышал 270 т, длина — 34 м, поперечные размеры — 10 м. Ракета была выполнена по пакетной схеме с одновременным запуском на земле двигательных установок четырех боковых блоков первой ступени и центрального блока второй ступени. Старт ракеты обеспечивался сложным и громоздким раскрывающимся механизмом. В качестве газоотводного сооружения использовался вырытый в грунте и забетонированный котлован размеромсо стадион. Предстартовые операции, включавшие заправку баков ракеты криогенным жидким кислородом, керосином и перекисью водорода, продолжались более суток. Ракета оснащалась комбинированной системой управления. Для обеспечения радиокоррекции требовалось развертывание трех наземных станций, отнесенных на сотни километров от стартовой позиции.

За счет чего же днепропетровские конструкторы надеялись снизить вес МБР в 2,5 раза? Прежде всего ставка делалась на прогресс в ядерной технике: новый заряд должен был стать втрое легче первоначально предназначавшегося для Р-7 и испытанного еще летом 1953 г. первенца отечественных термоядерных боеприпасов. Резкое снижение требований по полезной нагрузке позволило выполнить ракету в меньшей размерности по более легкой схеме с последовательным (тандемным) расположением ступеней, с исполнением первой ступени в одном, а не в четырех блоках. Более изящная тандемная компоновка снизила аэродинамическое сопротивление. Впрочем, в стремлении облагородить обводы ракеты днепропетровские конструкторы явно «перегнули палку». Принятая в предэскизном проекте коническая форма ракеты не только не отвечала требованиям технологичности, но и порождала еще не вполне осознанные проблемы нагрева конструкции, в особенности — межступенных и межбаковых отсеков и той части баков, в которой уже выработалось топливом. Кроме того, сложность изготовления конических обечаек не только умножала трудозатраты, но и грозила систематическим браком в производстве. Большой диаметр первой ступени если не исключал железнодорожную транспортировку, то сулил разнообразные трудности при ее осуществлении. Поэтому от конической формы ракеты отказались.

Помимо облагораживания обводов и всемерного облегчения конструкции, днепропетровские специалисты решились на использование вместо керосина горючего с большей энергетикой — несимметричного диметидгиразина (НДМГ, «гептила»), В результате в сочетании с другими мероприятиями по улучшению термрмодинамики процессов в двигателе удалось поднять удельный импульс на 15 %. Но новый компонент оказался на редкость токсичным и в дальнейшем унес здоровье, а в ряде случаев — и жизнь многих ракетчиков как в промышленности, так и в войсках. Нужно отметить и то, что ко времени выпуска эскизного проекта по Р-16 не существовало промышленного производства НДМГ, незадолго до этого предложенного учеными ленинградского Государственного института прикладной химии (ГИПХ) как наиболее перспективное горючее для ракет. Рекомендации по использованию НДМГ нашли активнейшую поддержку у главного двигателиста страны — В.П. Глушко.

Проект днепропетровцев встретил настороженное отношение заказчиков и неприятие некоторых представителей промышленности. Крайне критически к нему отнесся крупнейший авторитет отечественного ракетостроения — главный конструктор ОКБ-1 С.П. Королев. Помимо скверных личных отношений с М.К. Янгелем (они не сложились еще со времен их совместной работы в подмосковном НИИ-88), сказалось и то, что предложения по Р-16 напрямую подрывали престиж руководителя ОКБ-1. В то время кредо Королева сводилось к тому, что межконтинентальная ракета может быть только такой как Р-7 — и никак иначе!

Как ни парадоксально, в то время позиция Королева отвечала не только его субъективным воззрениям, но и государственным интересам. В напряженной международной обстановке страна срочно нуждалась в реально летающей, пусть и далеко не совершенной МБР, а не в более оптимальной, но существующей лишь в чертежах и расчетах ракете. Тем более что изделие для пуска на такую дальность создавалось впервые в мире. Помимо неясности с решением уже известных проблем, ход отработки Р-7 сулил и необходимость преодоления непредсказуемых трудностей.

Но Министерство обороны придерживалось несколько иной позиции. Для военных достижение межконтинентальной дальности являлось не конечной целью, а всего лишь одним из этапов многолетнего процесса становления ракетно-ядерного оружия. Прежде всего, это оружие предстояло эксплуатировать, а непригодность «семерки» к длительному непрерывному несению боевой службы в полной боеготовности была очевидна. Получив на вооружение Р-1, Р-2 и Р-5М, военные прочувствовали все неудобства эксплуатации кислородной энергетики. Еще в августе 1956 г. на Совете обороны было принято решение о всемерном форсировании работ по баллистическим ракетам на высококипящих компонентах топлива. При этом к середине 1950-х гг. опыт эксплуатации азотной кислоты был еще незначителен и накапливался в основном применительно к зенитным ракетам. Представлялось, что за счет введения различных присадок удастся подавить коррозийную активность кислоты и эксплуатировать ракеты в заправленном состоянии практически неограниченное время.