Разработка геофизической ракеты Р-2 А началась в 1954 г. За основу были приняты технические решения, использованные ранее для исследовательских модификаций ракеты Р-1. Контейнеры новой ракеты были значительно усовершенствованы. Они были выполнены в двух вариантах: один — с передачей данных с помощью специальной радиотелеметрической системы, другой — с регистрацией результатов измерений на самом контейнере. Контейнеры устанавливались на ракете в специальных мортирах, и было предусмотрено их автоматическое отделение пневматическим толкателем под небольшим углом к оси ракеты, чтобы сделать различными траектории ракеты и контейнера. Их самостоятельный полет продолжался до 200-210 км при высоте отделения 55-65 км, затем начиналось свободное падение до высоты 2 км, далее осуществлялся спуск до приземления на парашюте.
Головная часть ракеты Р-2А представляла собой герметичный отсек, предназначенный для исследования выживания и жизнедеятельности животных. Животные не катапультировались, а спасались вместе с головной частью.
Как и в исследовательских модификациях ракеты Р-1, на головной части устанавливались модели для аэродинамических исследований или спектрограф для оптических исследований. На отдельных экземплярах ракеты вместо геофизических контейнеров устанавливались дымовые контейнеры для определения направления и скорости ветра на высотах. На ракете Р-2А также было продолжено изучение космических лучей.
Основные характеристики ракеты Р-2А: Высота подъема - 209 км
Вес головной части - 1400 кг
Вес контейнера - 260 кг
При первых пусках ракет Р-2А выяснилось, что требуется усовершенствованный манометр для осуществления забора нужного объема проб атмосферы на высотах более 100 км, кроме того, для новых условий совершенно новое качество приобретало влияние заряженных частиц, присутствующих в атмосфере. Были приняты соответствующие конструктивные меры.
Потребовался большой объем работ для обеспечения определения полного состава атмосферы. Решение задачи осложнилось тем, что требовалось учитывать положение контейнера в пространстве. Для этого предусматривался аэрофотоотсек (АФО) для автоматического фотографирования окружающего пространства при свободном полете приборного контейнера. Эксперименты с АФО начались в 1957 г. и носили поисковый характер. К концу 1958 г. было закончено изготовление новой модели АФО.
Реальные возможности запуска ИСЗ способствовали активизации исследовательских институтов в постановке научных экспериментов для выявления реальных условий функционирования ИСЗ, в частности исследования твердой составляющей межпланетного вещества. Впервые в Советском Союзе такие исследования прямым методом были проведены на ракете Р-2А в 1957 г. Наряду с датчиками, установленными на корпусе ракеты, использовались полированные пластины, помещенные в специальные кассеты в контейнере.
На ракете Р-2А была сделана попытка углубить изучение верхних слоев атмосферы с помощью эксперимента по определению концентрации атмосферного кислорода.
По некоторым данным в 1957-м году было произведено 18 пусков ракет Р-2А, сколько удачных - неизвестно.