Ebben a szakaszban, az első szuborbitális repülések során már megkezdődik a kutyákon végzett, kabinnal együtt történő katapultálás gyakorlati tapasztalat szerzése.
A kutatás második szakaszában egy új indítórendszer és állatmegfigyelő berendezés tesztelésére került sor. A repüléseket az R-1D és R-1E rakétákkal 100-110 km-es magasságig (Kármán-vonal) hajtották végre, amelyben olyan rendszert javasoltak, amely lehetővé tenné a kutyák nyomásmentes rakétafejből történő katapultálását különböző magasságokban, ugyan szkafanderekkel, de oxigén maszkok használata nélkül. A kutatók és mérnökök biztosak voltak benne, hogy egy napon ezt a procedúrát egy embernek is végre kell hajtania, így az állatokon végzett kutatás nagyon felelősségteljes volt (a Vosztok-program során az űrhajósok az ülésükkel együtt katapultáltak, majd az űrhajós és a kabin külön ért földet). Mindegyik kutyát külön-külön kabinba helyezték el, amelyet a lezuhanó rakétafejből katapultálták ki, és ejtőernyővel ereszkedtek vissza a felszínre. A jobb oldali kabin 75-90 km-es magasságban elsőként katapultált és szinte azonnal kinyílt az ejtőernyője, a bal oldali kabin 35 km-es magasságban csak másodikként katapultált a lezuhanó rakétafejből, majd ezután a fő ejtőernyő 3-4 km-es magasságban kinyílt. Az indításokat szintén a Kapusztyin Jar tesztterületről hajtották végre.
A tudományos kutatás második szakasza 1954-1957
7. Lisza2 (Róka2) és Rizsik2 (Gyömbér2 / Vöröske2) (sikeres)
1954. június 24-én (egyes források szerint június 26-án) került sor az indításra az R-1D rakétán. Lisza2, 75-80 km-es magasságban katapultált. A különleges kialakítású ejtőernyő már a légkör ritka rétegeiben kinyílt, így a történelem során először volt egy élőlény szkafanderben a világűr határán, majd onnan katapultálva ejtőernyővel érkezett vissza. A másik kabinban lévő Rizsik2 a rakéta fejével együtt hangsebességre gyorsult, és 45 km-es magasságban szintén katapultált. Az ejtőernyő 7 km-re nyílt ki a Föld felszínétől, és a kabin sikeresen földet ért.
8. Damka (Hölgy) és Miska2 (Mackó2) (részben sikeres)
1954. július 2-án került sor az indításra az R-1D rakétán. Mackó2 szervezete sajnos nem bírta a repülést és meghalt, Damka (más forrásokban Dimka névvel, ami vélhetően elírás) épségben visszatért. A repülése és a visszatérése sikeres volt.
9. Rizsik2 (Gyömbér2 / Vöröske2) és Damka (Hölgy) (részben sikeres)
1954. július 7-én került sor az indításra az R-1D rakétán. Rizsik2 szervezete nem bírta a repülést így meghalt, Damka rendben visszaért. A repülése és az érkezése sikeres volt.
10. Lisza2 (Róka2) és Bulba (tragikus)
1955. február 5-én került sor az indításra. A rakéta szinte azonnal oldalra dőlt a függőleges irányból, de az automatikusan kioldott stabilizáló kormánylapátok azonnal visszaállították a rakétát eredeti helyzetébe. Ugyanakkor az erőhatás olyan nagy volt, hogy mindkét kutyás kabin kiszakadt és áthatolt a rakéta testén, majd visszazuhant a földre, így mindét kutya meghalt. Alekszandr Szerjapin, a túlnyomásos kabinok és űrruhák laboratóriumának vezető alkalmazottjának Lisza volt a kedvence. Mivel a baleset körülbelül 40 km-es magasságban következett be, az egész baleset a szeme láttára történt. A kabinok lezuhanása után, Szerjapin az utasításokat megszegve eltemette Liszát nem messze a közös sétáik helyétől.
11. Rita és Linda (részben sikeres)
1955. június 25-én került sor az indításra. Rita szervezete nem bírta a repülést és meghalt, Linda pedig épségben visszatért.
12. Maliska (Kicsike) és Knopka (Gombocska) (sikeres)
1955. november 4-én került sor az indításra az R-1E rakétán. 90 km-es magasságban katapultált Maliska kabinja, azonban a közelgő vihar miatt erős szél támadt, így végül a visszatérése eltért a tervezett leszállóhelytől. A visszatéréskor nem látták a kinyílt ejtőernyőt és a következő két nap kiterjedt keresései sem hoztak eredményt. A harmadik napon Aleszandr Szerjapin egy keresőcsapattal véletlenül megtalálta a kabint, benne Maliskával. A keresést nehezítette, hogy nem találtak ejtőernyőt, de a kutya életben volt. Kiderült, hogy a kabin egy birkanyáj közelében landolt, és a nyájat őrző pásztor egyszerűen levágta az ejtőernyőt és eltüntette azt.
13. Maliska (Kicsike) és Milda (sikeres)
1956. május 31-én került sor az indításra a repülés sikeresen véget ért.
14.-15. Kozjavka és Albina (sikeres)
1956. június 7-én és 14-én került sor a dupla indításra. Kozjavka és Albina kétszer egymás után repültek együtt. Mindkét alkalommal, azonos körülmények között az egyik kutya pulzusszáma növekedést mutatott, a másiké pedig lassulást. Ezt a jelenséget speciális személyes repülési toleranciaként jegyezték fel.
A sorozat első része itt olvasható:
Szovjet űrkutyák – 1. rész