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.
Поддержка высшего военного руководства, в частности, ответственного за «реактивное вооружение» маршала артиллерии М.И, Неделина, сыграла решающую роль в принятии правительственного Постановления от 17 декабря 1956 г. № 1596-807 «О разработке изделия Р-16», предусматривающего выпуск эскизного проекта в III кв. 1957 г., а начало летных испытаний-в июне 1961 г.
Ракета на высококипящем топливе (азотная кислота и диметилгидразин) должна была обеспечивать дальность пуска до 10000 км, точность попаданий — не хуже ±10 км по дальности и ±8 км в боковом направлении для 90 % j ракет (до ±15 км до дальности и ±12 км в боковом направлении допускалось для остальных 10 % ракет) при том, что должна была использоваться автономная система управления с радиокоррекцией.
К работам привлекались в основном смежные организации, ранее уже участвовавшие в создании ракеты Р-12. Основным отличием кооперации было то, что за двигательные установки отвечало ОКБ-3 НИИ-88 (главный, конструктор — Д.Д. Севрук), а за наземное оборудование — Новокраматорский машиностроительный завод (главный конструктор — B.И. Капустинский). Отсутствие среди соисполнителей более авторитетных главных конструкторов — двигателиста В.П. Глушко и наземщика В.П. Бармина, официально могло объясняться их перезагруженностью другими темами, в первую очередь — по Р-7. Не исключено и то, что С.П. Королев провел соответствующую разъяснительную работу среди своих традиционных смежников, уговорив их по возможности не участвовать в «этой авантюре с Р-16».
Несмотря на большую загруженность ОКБ-586 в 1957 г. сперва наземной, а с июня — также и летной отработкой своей первой ракеты Р-12, коллектив М.К. Янгеля сумел сосредоточить силы и почти в срок (в ноябре вместо сентября) выпустить эскизный проект Р-16, в расчетно-теоретическом и проектно-конструкторском плане полностью подтвердивший достижимость заданных характеристик новой ракеты. В отличие от проработок 1956 г., ракета была выполнена в бикалиберной тандемной схеме с диаметрами цилиндрических нижней и верхней ступеней 3,0 и 2,4 м соответственно. При этом действующие железнодорожные габаритные ограничения не препятствовали перевозке ракеты, разобранной по ступеням. Стартовый вес ракеты возрос до 150 т, дальность отвечала заданной-10000 км.
