21 октября 1960 года МБР Р-16 была вывезена на стартовую позицию. Позже, во время очередной проверки, выяснилось, что у уже заправленной ракеты (а она может находиться в таком состоянии не более 24 часов) вышел из строя главный токораспределитель бортовой системы управления. В связи с этим пуск был отложен, и Янгель предлагал отказаться от запуска, слить топливо, отправить ракету обратно на завод для проведения ряда мероприятий по устранению неполадок, а с Байконура запустить другую находящуюся там же Р-16. Но на подготовку второй ракеты потребовалось бы время, а этого у них не было – и Хрущёв требовал запустить МБР как можно быстрее, и председатель Госкомиссии Неделин настаивал на запуске этой ракеты в срок. В итоге было принято решение доработать ракету на старте и осуществить запуск. 24 октября было проведено совещание, где, принимая во внимание требования правительства и политические задачи момента, большинство высказалось за допуск ракеты к старту. Многие понимали, что ракета не готова, что налицо ряд неустраненных дефектов, которые могут привести к катастрофе, но общая атмосфера на полигоне была такой напряженной, что просто не хватило бы сил и энергии открыто выступить перед лицом правительства, заявив о необходимости срыва сроков.
М. К. Янгель – второй справа.
Вечером 24 октября продолжались предпусковые работы по ракете. После того как была объявлена 30-минутная готовность к пуску, Янгель решил выйти в курилку, которая на полигоне представляла собой помещение бункерного типа с толстой железной дверью. То, что произошло дальше, было изложено в срочном сообщении, отправленном в Москву:
«Кремль. Первому секретарю ЦК т. Хрущёву. В 18.45 по местному времени, за 30 минут до пуска изделия 8К64, на заключительной операции к пуску произошел пожар, вызвавший разрушение баков с компонентами топлива. В результате случившегося имеются жертвы в количестве до ста или более человек. В том числе со смертельным исходом несколько десятков человек. Глав. маршал артиллерии Неделин находился на площадке для испытаний. Сейчас его разыскивают. Прошу срочной мед. помощи пострадавшим от ожогов огнем и азотной кислотой. Янгель. «Пурга-3» Аппарат Неделина».
На следующий день для расследования причин произошедшего на полигон была направлена правительственная комиссия во главе с Председателем Президиума Верховного Совета Л. И. Брежневым, которая назвала основной причиной катастрофы грубое нарушение техники безопасности. Комиссия постановила, что произошел самопроизвольный запуск маршевого (то есть ведущего) двигателя второй ступени, который повлек за собой мгновенное разрушение топливного бака и бака окислителя. Сильнейший взрыв, последовавший за этим, за несколько секунд разрушил ракету и стартовый стол, мощная взрывная волна раскидала во все стороны людей, после чего еще несколько часов догорали различные агрегаты и сооружения. Катастрофа унесла жизни более 70 человек, среди которых были выдающиеся конструкторы, талантливые инженеры и испытатели, а также сам главнокомандующий Ракетных войск маршал Неделин.
Янгеля после катастрофы на полигоне неоднократно вызывали во всевозможные вышестоящие инстанции, он был вызван в Киев к первому секретарю ЦК КП Украины, отчитывался перед первым секретарем обкома партии в Днепропетровске, имел очень неприятный разговор с Хрущёвым, который с подозрением воспринял историю про курилку и долго не мог поверить, что Янгель выжил – это чистая случайность и огромное чудо. Результатом такого серьезного стресса и нервного истощения стал еще один инфаркт – в конце октября главный конструктор слег.
Находясь в больнице, Янгель обратился к коллективу КБ с речью, в которой сообщил, что во время испытания одной из ракет «нас постигла большая в техническом смысле неудача, о тяжелых последствиях которой вы все, очевидно, знаете». Он также сообщил, что это произошло по вине одной из организаций, работавшей над этим проектом совместно с КБ, но «мы не можем, не имеем права не считать и себя повинными в последствиях этой ошибки…». Отметив, что ответственность за это лежит также и на нем, Янгель попросил собрание не заниматься поиском виновных, а сконцентрировать свои силы на разработке более технически совершенных, более качественных и надежных ракет, потому как «вера в наше изделие у заказчика непоколебима». Он также сказал, что основной текущей задачей является повышение «… качества проектирования, расчетных, конструкторских и экспериментальных работ».
Завершение испытаний и новое поколение Р-16