Полеты самолетов-разведчиков U-2 (а с начала 1960-х гг. — американская космическая разведка) исключили скрытность местонахождения пунктов постоянной дислокации комплексов, которые относительно просто распознавались на фотографиях, сделанных с больших высот. Тележки с ракетами в готовности №3 или №4 размещались в характерных крупных капитальных стационарных сооружениях №2, связанных бетонированными дорогами с расположенными в нескольких десятках метров площадками для стартовых столов.

В этих условиях актуальной стала задача обеспечения живучести комплексов РВСН за счет повышения их инженерной защищенности. Рассматривались различные варианты реализации этой идеи — горизонтальные железобетонные укрытия, защищенные траншеи, шахты. Проведенные исследования показали, что наиболее перспективен последний вариант.

Заказчик не сразу смирился с концепцией одноразовой, по сути, шахтной пусковой установки. Отвергли и предложенный с самого начала принцип одиночного старта, восторжествовавший в умах как конструкторов, так и военных спустя несколько лет. На протяжении ряда лет прорабатывались подземные хранилища для ракет повторного залпа, размещаемых в вертикальном или в горизонтальном положении и поступающих на пусковую установку после старта первой ракеты. В частности, была предложена «револьверная» пусковая установка с вертикальным барабаном на четыре ракеты, которые поочередно запускались через одно стартовое сооружение. Существовала и схема с одной вертикальной шахтой и шестью штольнями-хранилищами («горизонтальными шахтами»). Но все подобные системы получались явно дороже, сложнее и ненадежней простых вертикальных шахт. Вскоре от этих «прожектов» отказались, но как следствие затей с повторным залпом в те годы приняли нецелесообразное решение о групповом размещении шахтных пусковых установок ракет первого поколения.

Шахтный комплекс получил условное наименование «старт типа В» — (вертикальный), в отличие от «старта типа Н» (наземного) и прорабатывавшихся, но не реализованных «стартов типа Г» — комплексов с защищенным хранением ракет в горизонтальном положении. Однако для развертывания широкомасштабного строительства требовалось подтвердить саму возможность безопасного старта ракеты из шахты ограниченного объема. Огонь, бушевавший при наземном пуске ракеты со стартового стола, убедительно свидетельствовал о грядущих трудностях и проблемах.

На полигоне Капустин Яр шахтеры приступили к строительству двух экспериментальных шахт, первую из которых обещали закончить через три недели. Вначале все шло по плану, но на глубине 20 м строители столкнулись с плывуном. Копать глубже оказалось невозможно. Тогда насыпали земляной курган высотой 7 м вокруг наращиваемой вверх металлической конструкции. Опытные шахты позднее получили наименования «Маяк-1» и «Маяк-2» (видимо, из-за хорошо просматривающихся на ровной прикаспийской равнине курганов). Впредь строительству серийных боевых шахт стал предшествовать тщательный анализ местной геологии.

Наконец, 2 сентября 1959 г. был произведен первый пуск из шахты экспериментальной ракеты 63Ш. На 58-й секунде ракета потеряла управление и вскоре упала в сотне километров от старта. Причиной аварии стало разрушение рулевой машины в результате мощного акустического воздействия при работе двигателя в замкнутом объеме шахты. При движении в шахте ракета утратила устойчивость и, задев о стартовый стакан, снесла один из стабилизаторов, который так и остался в шахте.

Резонно полагая, что конструкторы найдут адекватные технические решения для устранения причин аварии, результаты экспериментального пуска сочли в целом обнадеживающими. После доработки ракеты 21 декабря состоялся успешный пуск на дальность 1756 км.

Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 30 мая 1960 г. №560-220 «О стартах для изделий Р-16, Р-9А, Р-14 и Р-12» было задано создание, соответственно, шахтных пусковых установок «Шексна», «Десна», «Чусовая» и «Двина». ГСКБ поручалась разработка стартовой позиции для Р-12 «Двина» (для удобства запоминания: Р-Двенадцать — «Двина») с обеспечением инженерной защищенности шахты от ударной волны 2 кг/см² и времени пуска заправленной ракеты 25-30 мин, а из «сухого» состояния — 30-40 мин.

В отличие от американцев, советские конструкторы не устремились по тупиковому пути размещения ракеты в шахте с подъемом перед стартом на уровень поверхности земли, когда для изделия требовался сложный и дорогостоящий «грузовой лифт». Такая схема не обеспечивала защиту ракеты в последние минуты перед стартом, как раз тогда, когда угроза нанесения вражеского удара становилась максимальной.

Но и американцы пошли по этому сомнительному пути не без оснований. Помимо простоты привычной динамики наземного старта, такой выбор определялся опасным в процессе заправки насыщением шахты парами использовавшегося в баках «Атласов-F» и «Титана-1» жидкого кислорода. Как показала, в частности, гибель экипажа космического корабля «Аполлон» в ходе тренировок 1 марта 1967 г., в такой атмосфере горит все, даже обычно негорючие материалы. Справедливость этих опасений подтвердила и катастрофа 24 октября 1963 г. в шахте советской кислородной МБР Р-9А.

Опасаясь множества как предсказуемых, так и еще неизвестных проблем при реализации шахтного старта, конструкторы под руководством В.П. Бармина постарались максимально приблизить его схему к уже освоенному наземному старту. В итоге приняли схему свободного старта с установленного на дне шахты стола, подобного используемому в наземных комплексах. Конструкция стола обеспечивала разворот ракеты относительно продольной оси в процессе прицеливания. Для исключения обмывания ракеты струей раскаленных продуктов сгорания двигателя она направлялась газоотражательным устройством стартового стола в зазор между стенками железобетонного сооружения шахты и специальным металлическим стаканом, охватывающим ракету. В верхней части стакан расширялся по конусу, что обеспечивало отклонение газовых струй в стороны от выходящей из шахты ракеты.

При отсутствии системы направляющих и бугелей ракета, по мере постепенного выхода за срез шахты под действием ветра и отраженных струй двигателя, наклонялась и сдвигалась в сторону от оси шахты. Уже одно это требовало обеспечения большого зазора между ракетой и стаканом, исключающего возможность их соударения. За «простоту» пришлось дорого заплатить: по объему стакан на порядок превышал ракету. В свою очередь, стакан размещался внутри железобетонного строительного сооружения (ствола шахты) с зазорами относительно стенок ствола, признанными достаточными для свободного выхода продуктов сгорания двигателя на основании предварительных расчетов. В результате шахта по объему вдвое превышала стакан.