Эксплутационные особенности ракеты Р-11 позволяли расширить область ее применения для научных исследований. Особый интерес представляла возможность геофизических наблюдений в районах Земли, куда доставлять ранее разработанные ракеты было практически невозможно, например в приполярных районах СССР.
Ракета Р-11А имела специальный обтекатель головной части, защищавший контейнер от теплового воздействия и аэродинамических нагрузок в полете, а также специальный переходный отсек для крепления контейнера, размещения пневматической системы разделения, коммутационной аппаратуры и системы успокоения. Ракета Р-11А была предназначена для измерения атмосферного давления на различных высотах от 60 до 160 км, определения оптических свойств верхних слоев атмосферы, измерения концентрации положительных ионов, регистрации числа встреч контейнера с микрометеоритами.
Первый пуск ракеты Р-11А на Новой Земле был проведен в октябре 1958 года, ракета достигла высоты 103 км.