В это время страна срочно требовала инноваций: 12 августа 1953 года на Семипалатинском ядерном полигоне в Северо-Восточном Казахстане была сброшена водородная бомба конструкции А. Д. Сахарова – первая в мире бомба такого типа, которая могла быть использована в условиях реальной войны (то есть компактная, помещающаяся в самолет или какой-то другой носитель). Теперь стояла задача создать этот самый носитель, потому как использовать для таких целей самолет представлялось неразумно и неэффективно: бомба должна доставляться быстро и без участия человека – то есть на ракете. И проблема заключалась в том, что все же бомба была слишком большого размера, для того чтобы ее можно было поместить в уже имеющиеся ракеты.

А. Д. Сахаров и И. В. Курчатов. 1958 г.

Стояла задача создать носитель совершенно нового типа, способный доставлять ядерный заряд. Для ее реализации необходимо было организовать массу мероприятий: встречи представителей разных организаций, проведение переговоров, обмен мнениями и документацией и т. д. Все это ложилось на плечи директора НИИ, а сверху добавлялась еще необходимость совершать многочисленные визиты в министерство, ЦК и прочие руководящие инстанции. Янгеля эта административная работа очень сильно утомляла, и он обратился к министру Устинову с просьбой подыскать ему замену на посту директора института. Ее удовлетворили: в октябре 1953 года директором НИИ-88 назначили А. С. Спиридонова, который до этого был начальником шестого Главного управления, ответственного за создание наземной части ракетных комплексов. А Янгель тогда же был понижен в должности – приказом за подписью заместителя министра А. В. Домрачева он назначался главным инженером и заместителем директора института. Теперь он мог полностью сосредоточиться на разработке оперативно-тактических ракет Р-11 и Р-12: проводить испытания двигателей, оптимизировать ресурсы для снижения стоимости материалов и достижения большей эффективности, а также большее внимание уделять исследованию разных видов топлива – в общем, заниматься тем, чем он изначально хотел заниматься в НИИ-88. Весной 1954 года на полигоне Капустин Яр начался второй этап летно-конструкторских испытаний Р-11 – на этот раз из десяти стартов успешными оказались девять. Ракета была значительно доработана: первые ее модификации имели очень невысокую точность, но этот недостаток был устранен, и результаты испытаний позволили говорить о том, что Р-11 с улучшенными тактико-техническими характеристиками обозначила новый этап в истории развития ракетостроения. Новаторство Янгеля как конструктора заключалось в том, что эксплуатационные особенности ракеты позволили расширить область ее применения – теперь ракету можно установить и на подводную лодку, и на железнодорожный вагон, и на корабль. По результатам испытаний ракета была запущена в производство и летом следующего года принята на вооружение.