В 1929 году, в период больших успехов в конструировании планеров и приобщения к идее о реактивном полете, Сергей защитил диплом на тему «Легкомоторный двухместный самолет СК-4». Инициалы дипломника закрепили в марке спроектированного им самолета. Руководитель дипломного проекта А. Н. Туполев понял, что имеет дело с незаурядным студентом, обладающим большим потенциалом. Через много лет Андрей Николаевич вспоминал: «Королёв был из числа самых «легких» дипломников: я сразу увидел, чего он хочет, достаточно было лишь слегка помогать ему, чуть-чуть подправлять. Я быстро убедился, что этот человек умеет смотреть в корень…».
С. П. Королёв в кабине планера «Коктебель». Крым, 1929 год.
Сергей Королёв во время учебы в МВТУ. Москва, 1929 год.
К февралю 1930 года Сергей Королёв вышел из стен МВТУ дипломированным аэромехаником и летчиком-парителем.
Судьба самолета СК-4, правда, в дальнейшем оказалась печальной. Аппарат прошел серию взлетных испытаний и показал очень хорошее качество. Но однажды, сразу после взлета, на высоте 20–30 метров у самолета отказал мотор, и он упал, зацепившись за крышу ангара. Пилот Д. А. Кошиц отделался ссадинами, но машина разбилась и восстановлению не подлежала. Королёв не слишком огорчился: СК-4 был, можно сказать, пройденным этапом, а голову его уже занимали другие идеи. Дома Сергей бережно хранил деревянную модель этого самолета. Сейчас она находится в Мемориальном музее космонавтики в Москве, а копия – в домашнем музее С. П. Королёва.
На следующий слет планеристов С. П. Королёв приехал со своим новым планером «Красная звезда», названным так в честь одноименной газеты. Конструкция этого планера позволяла выполнять фигуры высшего пилотажа. Стоит отметить, что в Америке уже умели выполнять мертвые петли на планере, но их планеры не могли самостоятельно набирать высоту, поэтому их следовало сначала поднимать на буксире самолета на высоту 3000 метров, а затем отпускать в свободное плавание, во время которого они, постепенно теряя высоту, делали петли. Таким образом, «Красная Звезда» был первым планером-парителем, самостоятельно набирающим высоту. Перед ним ставилась задача выполнения петли Нестерова. И все получилось! Планер исполнил целые три мертвые петли и успешно приземлился. Аппарат «Красная Звезда» и выполненные на нем фигуры высшего пилотажа оставили неизгладимое впечатление: об этом писали в газетах еще несколько лет.
Но под конец слета произошло непредвиденное: Сергей Павлович заболел брюшным тифом. Из Коктебеля его срочно отвезли в больницу в Феодосию. Врачи диагностировали осложнение – воспаление среднего уха. Требовалась операция, и Мария Николаевна повезла больного сына в Москву. С поезда Королёва выносили на руках – он настолько ослаб от болезни, что не мог ходить. В 1-й Градской больнице ему сделали трепанацию