苏联解体后，拜科努尔经受了几乎是毁灭性的打击。俄罗斯不再是发射场的主人，而哈萨克斯坦则对管理和利用这座宏大的宇航中心缺乏能力和热情。1993年，哈俄两国就共同使用拜科努尔发射场达成共识，双方签署了关于确保该发射场作用的备忘录。1994年3月，哈国将宇航中心租赁给俄罗斯使用，租期20年。俄哈双方都为保障基地运转做出了努力，但双方仍在基地设备的使用和维修、交纳租金及发展定位等方面存在不少纠纷。1996年，由于俄哈未就基地供电问题达成一致，拜科努尔供电完全中断，工作和生活陷于瘫痪，基础设施受损严重，发射计划被迫停止。此事惊动了当时的俄罗斯政府总理切尔诺梅尔金，在他的过问下，供电问题才得以解决。2001年1月俄哈又签订了新的协议，租用期延长到2050年，俄罗斯为使用拜科努尔航天发射场共需支付哈萨克斯坦64.4亿美元。俄罗斯虽然打算在西伯利亚修建新的航天发射场，但从各方面权衡，都不如使用已经营五十年的拜科努尔发射场方便和合算，特别是这里的纬度相对较低，有巨大的经济价值，所以拜科努尔仍是俄罗斯向太空进军的最佳发射场，而且是美国航天飞机停飞后通往国际空间站的唯一门户，俄罗斯发射的航天器约70%在这里升空，而且近两年的载人太空飞行非它不行，拜科努尔在世界航天发射场中继续占据着绝对领先的地位。
拜科努尔辉煌的背后，也有很多惨痛的回忆。1960年10月24日，苏联第一枚R—16型洲际导弹点火失败，就在技术人员接近弹体检查时，导弹的第二级意外点火，造成74人殉职。这是世界航天史上最严重的一次伤亡事故。
人造卫星横空出世
1895年，苏联宇航先驱齐奥尔科夫斯基提出了发射人造地球卫星的可能性。1903年，他又提出了火箭飞行的理论和宇宙航行的前景并预言：人类的首颗卫星将属于俄国。50多年后，验证奥尔科夫斯基预言的时刻到来了！
第二次世界大战结束后，美国、苏联和英国等国家的科学家开始研究发射人造地球卫星的可能性。1948年，苏联科学家吉洪拉沃夫发表了借助火箭达到第一宇宙速度和制造地球卫星可行性的报告，1954年又提出了论证人造地球卫星的可行性和必要性的建议。他在《关于人造地球卫星的报告》中充分论证了利用两级火箭达到第一宇宙速度并发射卫星的设想。当时，作为导弹总设计师的科罗廖夫对吉洪拉沃夫的建议和设想表示支持和赞成。
1954年夏天，国际无线电科学协会和国际地形学与地球物理联合会通过了在1957—1958年的国际地球物理年期间，发射一颗人造地球卫星的决议，苏联和美国对决议表示支持。同一年，科罗廖夫致信苏联部长会议，正式提出研制第一颗人造地球卫星的建议。苏联政府于1956年1月30日作出了在1957—1958年间发射第一颗人造地球卫星的决定。就是那一年，科罗廖夫在《关于人造地球卫星初步设计报告的提纲》中写道：“研制第一颗人造地球卫星，是人类走向宇宙道路上的重要一步。”
发射人造卫星的关键是要有推力强大的运载火箭，为此科罗廖夫采用了两条腿走路的方法：一边紧张研制P—7型洲际导弹，一边在它的基础上进行改装。可是，研制和改装工作都进行得很不顺利，直到1957年上半年才基本成功。在火箭研制工作紧张进行的同时，卫星研制小组在吉洪拉沃夫的率领下正积极进行卫星的研制。由于是人类历史上第一次研制人造卫星，吉洪拉沃夫等人遇到的困难和技术难题甚至比火箭研制中遇到的还多。
正当苏联的火箭和卫星专家为解决技术难题废寝忘食的时候，他们得到一个令人紧张的消息，美国正准备发射人造地球卫星。为了在太空竞赛中争得桂冠，体现社会主义制度的优越性，苏联政府决定无论如何要抢在美国之前发射第一颗人造地球卫星。万不得已，科罗廖夫和吉洪拉沃夫决定简化卫星的设计方案，并将卫星重量由1956年确定的1000千克至1400千克减小到83.6千克。经过夜以继日的努力，第一颗人造地球卫星于1957年6月24日制造完成。1957年8月，科罗廖夫和吉洪拉沃夫向苏联领导人汇报了卫星和火箭的研制进展情况，请求批准发射卫星。在经过多次讨论之后，苏共中央政治局基于扩大政治影响的考虑，决定将发射日期定在“十月革命”节前，准备以此纪念“十月革命”成功40周年。10月2日，苏联政府作出了历史性决定：10月4日发射第一颗人造地球卫星。
1957年10月4日，苏联拜科努尔发射场上，一群工程技术人员正忙着对一枚巨大的运载火箭进行发射前的各项准备工作，这就是由科罗廖夫设计的卫星号火箭。它全长29.2米、最大直径10.3米，起飞质量267吨，最大起飞推力4760千牛。在火箭顶端安装着有效载荷整流罩，里面装着的就是由吉洪拉沃夫设计的代号为PS—1的斯普特尼克一号卫星。它的本体是一只用铝合金做成的圆球，直径58厘米，重83.6公斤。圆球外面附有4根鞭状弹簧天线。卫星内部装两台无线电发射机，每隔0.3秒向外发射信号。
“注意！准备加注推进剂！”很快，液氧像火车头一样冒出雾气，并沿着火箭箭体向上蔓延，很快把火箭包围了。“辅助发动机加压！”“主发动机加压！”“10、9、8、7……3、2、1、0、点火！”随着倒计时的结束，指挥控制中心发出了发射火箭的命令。
1957年10月4日莫斯科时间22时28分34秒，随着一声巨响，一团令人目眩的烈焰从火箭下部喷吐而出，翻卷起一片由尘土和烟雾形成的棕褐色烟云，旋即发射架上的卫星号运载火箭徐徐地离开地面，直冲夜空。几分钟后，斯普特尼克一号卫星从火箭上弹出并顺利进入地球轨道。当“星箭分离成功”的消息传来时，在基辅马林宫宽大的宴会厅里，一批苏联党政军的高级领导人正热烈地交谈着。这时，一个人走进大厅，附在苏联共产党中央委员会第一书记赫鲁晓夫的耳边说了些什么。赫鲁晓夫点点头，对在场的人说了一句“我马上回来”，然后就出去了。几分钟后，赫鲁晓夫笑容满面地回到大厅，他一言不发地在座位上坐下，目光扫视了一遍全场，然后喜形于色地说：“我告诉大家一个令人高兴的重要消息，刚才科罗廖夫打来电话，”赫鲁晓夫脸上露出神秘的表情，“他是我国的火箭设计师。请注意，别提他的名字，这是秘密。这位科罗廖夫报告说，我国成功发射了一颗人造地球卫星。”在场的人们聚精会神地听着，但是很多人却无动于衷，因为其中很多人是第一次听说这种事，他们还不大明白什么是火箭和卫星。
赫鲁晓夫接着兴奋地说：“美国人在全世界到处宣扬他们准备发射地球卫星，我们没有声张，可现在我们的卫星正在围绕着地球转。不是小玩艺儿，是80千克重的大家伙。”这时，他的助手又进来报告说，电台正在广播卫星发出的信号。于是，有人打开了屋里的收音机，大家怀着好奇心倾听来自太空的若断若离的吱吱声。很快，苏联成功发射第一颗人造地球卫星的消息，经莫斯科广播电台传遍了全世界。世界各国的报纸、电台和电视台等媒体都争相报道了这一事件。《轰动本世纪的新闻》、《科技新纪元》、《苏联又领先了》、《俄国打开了通往宇宙的道路》等醒目标题纷纷出现在各国报刊的显要位置，文章大量采用了“划时代的举动”、“历史性的突破”、“人类的进步”等赞美之词。《人民日报》发表了题为《为苏联的伟大科学成就欢呼》的社论。《纽约时报》在头版刊登了彩色大字标题《苏联向太空发射地球卫星，卫星以每小时18000英里的速度绕地球飞行，环球轨迹四次越过美国上空》。
为了纪念人类进入宇宙的伟大时刻和事件，苏联在莫斯科列宁山上建立了一座纪念碑，碑顶安置着这颗人造地球卫星的复制品。
斯普特尼克一号卫星进入环绕地球飞行轨道后，距离地面最远时为964.1公里，最近时为228.5公里，轨道与地球赤道平面的夹角为65°，96.2分钟绕地球一周。这颗人造地球卫星在天空中运行了92天，绕地球约1400圈，行程6000万公里，于1958年1月4日陨落。
驶向太空的“火箭列车”
火箭的实质是一种无人驾驶的飞行器，也叫空间运载工具。它的任务就是把称为有效载荷的人造地球卫星、“宇宙飞船”、航天飞机、星际探测器等送入各自的空间轨道，去完成它们的使命。
科学家们在寻求建造作为天梯的火箭的过程中，发现单级火箭无论采用固体或液体燃料的性能多么好，按照现在的先进技术所能达到的最大速度大约为每秒4.5公里至6公里，这就是说，根本达不到把卫星送上地球轨道所需的每秒7.9公里的第一宇宙速度。那么，怎么解决这个难题呢？在现有条件下，俄国科学家齐奥尔科夫斯基想出了一个绝妙的办法：建造被称为“火箭列车”的多级火箭，就是把两节以上的火箭串联或并联起来，组成一列多级火箭来提高火箭的速度，以达到摆脱地球引力的目的。
多级火箭系列是应用一种质量抛扔原理，即火箭发射后，把已经完成任务的无用结构抛掉，使火箭发动机的能量最大限度地用于提高航天器的能量，从而间接地减轻火箭的结构质量，提高火箭的质量比。这样，在使用同样性能的火箭发动机和相同技术水平的箭体结构的条件下，用单级火箭无法达到的宇宙速度，而用多级火箭就能实现这个速度。
世界各国研制的运载火箭已有数十种，其大小不等，形状各异，但其结构形式基本上分为两类：一类是各级首尾联结的串联式火箭，另一类是下面两级并联、上面一级串联的混合式火箭。运载火箭的大小，由其飞行任务要求的有效载荷和飞行轨道而定，若飞行轨道相同，有效载荷愈重，则火箭起飞质量也愈大；若有效载荷不变，飞行轨道愈高，火箭的起飞质量也愈大。
由于卫星或飞船等航天器的轨道较高，本身质量也大，所以，运载火箭都是一些身高体重的庞然大物。它们的质量至少几十吨，一般为一百多吨到几百吨，有的甚至可达两三千吨。火箭高一般为三四十米，有的超过100米。火箭直径都在1米以上，一般为3米左右，最粗可到10米。在通常情况下，发射一颗质量为1吨的卫星，运载火箭质量为50~100吨。如美国发射“阿波罗”号飞船的“土星”5号运载火箭，全长110.7米，直径10米，起飞质量为2840吨；“阿波罗”号的质量只有41.5吨。这是目前世界上最长的“火箭列车”了。
这种三级“火箭列车”是如何驶出地球到太空去的呢？它耸立在发射台上，首先由地面控制中心指令第一级火箭发动机点火，火箭徐徐上升，加速飞行，逐渐按预定方向转弯，100多秒钟后，火箭大约达到70公里左右的高度，第一级燃料耗尽后火箭发动机关机，并脱离整个火箭列车坠落地面；第二级接着点火，继续加速飞行，火箭飞出稠密大气层，达到预定高度和速度时，第二级燃料用完后火箭发动机关机并分离，火箭靠获得的能量开始惯性飞行；第三级火箭发动机点火工作，当加速到预定速度时，第三级火箭发动机关机，航天器与火箭分离，最后把航天器推入预定轨道。当然，运载火箭也不是级数越多越好，因为多加一级，不仅制造工艺和级间分离技术多一层困难，而且所能增加的速度也有一定限制，最多只能比单级火箭的速度提高70％。现在，一枚三级火箭能达到的速度已超过单级火箭速度的45％，因此限于各种因素的影响，“火箭列车”都选在二级至四级之间，一般用三级的居多。
苏联著名航天总设计师科罗廖夫根据齐奥尔科夫斯基关于“火箭列车”的思想，首先提出用单级火箭串联和并联结合的方式组成多级火箭实现宇宙航行的设计方案。这个方案是用一枚较长的地球物理火箭作芯级，芯级长29.17米，直径2.95米，装一台液体火箭发动机；在其周围捆绑4台助推器组成助推级，助推级长19米，直径3米，各装一台液体发动机。这样把芯级和并联的助推级串联起来，组成一枚两级液体火箭，从而产生足够的推力和需要的速度，把安装在火箭最上面整流罩内的人造卫星送入地球轨道。这种火箭发射时，5台发动机同时点火，火箭飞行120秒后，4个捆绑的助推器工作完成与其脱离，并被抛掉，这时火箭飞行高度为50公里，飞行速度达到每秒3.2公里。然后芯级的火箭发动机继续工作180秒，使火箭加速到每秒8公里的速度，此时卫星与火箭脱离，被推进到环绕地球的预定轨道上飞行。
从最初的单级火箭问世，到后来多级火箭的使用，经历了漫长的半个世纪，人类终于借助齐奥尔科夫斯基设想的“火箭列车”驶进了太空的大门。
早期的运载火箭大多数由弹道式导弹改进而成，后来为适应不同航天发射任务的需要，专门研制了系列化的运载火箭。许多运载火箭的第一级外围捆绑有火箭助推器。助推器可以是固体或液体火箭，其数量可根据运载能力的需要来选择。
“水星”计划
为了与苏联展开太空争霸战，美国宇航局于1958年秘密制定了一项野心勃勃的载人航天计划——“水星”计划。这个计划的主要目的是实现载人空间飞行的突破，把载一名宇航员的飞船送入地球轨道，飞行几圈后安全返回地面，并考察失重环境对人体的影响、人在失重环境中的工作能力等。重点是解决飞船的再入气动力学、热动力学和人为差错对以往从未遇到过的高加速度和零重力的影响等问题。
“水星”计划早期的实验并不顺利。1960年7月29日的第一次试验，随着一声轰鸣，“大力神”拔地而起，直冲云霄。60秒钟后，火箭几乎到达参观者的头顶上空，并渐渐地沿着巨大的弧线轨迹飞向天际。突然，一声巨响，火箭一下子粉身碎骨。还有2枚携带“水星”飞船的火箭试验，一枚自行爆炸，一枚由地面遥控引爆。但是，冯·布劳恩和他的同事们并未因此而泄气。他们认真地总结试验失败的教训，比较苏联火箭的长处，很快又研制出“水星—红石”1A号火箭。这次试验终于获得了成功。按照冯·布劳恩的指令，在210公里的高空上，“水星—红石”1A号飞船在预定的时间里脱离了运载火箭，进入大气层。水星计划的大幕终于拉开来了。