И вот, когда после успешного запуска первого спутника Н. Хрущев дал установку на новый космический рекорд, конструктор С. Королев предложил второй спутник отправить вместе с собакой. Идея лидеру страны понравилась, при этом он высказал пожелание, чтобы запуск собаки был произведен в канун 40-й годовщины Октября.
Сроки были сжатыми, а перед учеными еще стояло множество нерешенных задач: система жизнеобеспечения, ассенизации, кормления. Большинство из них решить удалось, но об обратном возвращении первого «звездного пса» и речи быть не могло… Кроме того, уже буквально перед полетом было обнаружено одно упущение.
Датчики на теле Лайки передавали на Землю всю необходимую информацию о состоянии животного.

«Теперь проверка герметичности… Кабина опускается в барокамеру… Включен насос. Все вроде идет как положено. Прошло минут тридцать-сорок. И вдруг кто-то замечает, что Лайка дышит что-то уж очень часто, высунула язык, проявляет все признаки собачьего беспокойства. Неужели ей жарко? С чего бы это? Температура в камере не могла подняться… И вдруг кого-то надоумило:
– Братцы! Вокруг кабины вакуум? Вакуум. А он тепло проводит? Не проводит. Лайка тепло выделяет? Выделяет. Теплу есть куда уходить? Некуда!».
(А. Иванов)

Что-либо изменить было уже поздно, и ученые понимали не только то, что собака погибнет, но и догадывались, как это произойдет… На почетную миссию «посмертного героя» были три претендента: Муха, Альбина и Лайка. Но Муха погибла от стресса во время испытаний, а Альбина забеременела, и ее пожалели. "Билет в один конец" получила Лайка…
                             
          "Преисполненные сочувствия и скорби по маленькой Лайке, мы вместе с тем не можем обойти вниманием огромное значение ее жертвы для научных исследований". (Советское радиосообщение) .
3 ноября 1957 г. «Спутник-2» покинул пределы Земли и вышел на орбиту. Перегрузки собака перенесла нормально, хотя сердцебиение нормализовалось достаточно долго. Все данные о состоянии Лайки передавались в центр космонавтики радиометрической аппаратурой. Фактически это был первый опыт пребывания высокоорганизованного млекопитающего в состоянии невесомости. Но, как вы поняли, не невесомость сгубила Лайку. Через 5-6 часов после выхода на орбиту она умерла от удушья и перегрева…
Об этой страшной правде знали немногие. Остальным сообщили, что Лайку безболезненно усыпили. После чего «Спутник-2» вошел в плотные слои атмосферы и сгорел над Карибским морем, изрядно испугав жителей близлежащего Барбадоса.

«Сам по себе запуск и получение… информации – все очень здорово. Но когда ты понимаешь, что нельзя вернуть эту Лайку, что она там погибает, и что ты ничего не можешь сделать, и что никто, не только я, никто не может ее вернуть, потому что нет системы для возвращения, это какое-то очень тяжелое ощущение. Знаете? Когда я с космодрома вернулся в Москву, и какое-то время еще ликование было: выступления по радио, в газетах, я уехал за город. Понимаете? Хотелось какого-то уединения».
(О. Газенко)

Как и следовало ожидать, самое сильное возмущение смерть Лайки вызвала у «собаколюбивых» англичан. После сообщения Би-Би-Си на радио стали поступать сотни возмущенных звонков. На следующий день британское объединение защиты собак окружило советское посольство и передало свою ноту протеста. В то же самое время перед зданием Парижского общества защиты собак воздвигли монумент в честь бессловесных «мучеников прогресса», который венчал спутник с выглядывающей Лайкой. В Японии Лайка стала символом «года собаки», а в СССР ее облик тиражировали на одноименных сигаретах…

Но советские ученые и так уже поняли, что с «камикадзе» надо кончать. Следующий проект – суточный полет с возвращением – готовился дольше и тщательней. Но и здесь не обошлось без жертв – 28 июля 1960 г. у стартовавшей ракеты отвалился боковой блок, и она разбилась, не успев толком взлететь. Погибли две собаки – Чайка и Лисичка…

Но счет удачных полетов был прерван: следующий после Белки и Стрелки собачий экипаж — Пчелка и Мушка — опять погиб: корабль не смог благополучно вернуться на Землю.

Через двадцать дней после катастрофы стартовали Жемчужина и Жулька. Летели они не одни, а с целой компанией других живых существ: на корабле отправили растения, насекомых и крыс. Однако во время запуска ракеты случилась авария, и аппарат был вынужден совершить аварийную посадку. Все живое на корабле — растения, насекомые и крысы — погибли. А собачки чудом выжили.

После этого было принято решение сократить численность собачьих экипажей: собак стали запускать в космос по одной.

Через три месяца, в марте 1961 года, в полет отправились сначала Чернушка, а потом — Звездочка. Каждой нужно было совершить один виток вокруг Земли и вернуться назад. Во время этих запусков отрабатывались этапы ожидаемого полета человека.

Чернушка и Звездочка вернулись домой живыми и здоровыми. Два благополучных собачьих полета наконец-то состоялись. Теперь в космос мог лететь человек.

В 2006 году в Ижевске установили памятник собаке Звездочке. За сорок лет до этого капсула с живой и невредимой собакой приземлилась в том месте, где была взлетная полоса ижевского аэродрома.

Капсулу с собакой нашли не сразу. Летчик Лев Оккельман отправился на ее поиски, несмотря на плохую погоду. Он нашел Звездочку через четыре минуты после приземления, вынул из капсулы, напоил снегом и прижал к себе: собака после перенесенных испытаний мерзла.
Памятник собаке-космонавту открывали в такой же вьюжный и морозный день.