Po wystrzeleniu pierwszego satelity opublikował kilka prac podsumowujących balistyczne aspekty lotu. Brał udział w planowaniu wielu lotów kosmicznych, m.in. na Księżyc, Marsa i Wenus. W 1961 założył na swoim wydziale specjalny kurs pt. Dynamika lotów kosmicznych, na którym prowadził prelekcje, i który okazał się być wielkim sukcesem. Jego analiza pierwszych nieudanych prób dokowania na statku kosmicznym Sojuz pomogła szybko znaleźć przyczynę niestabilności mechanicznej i opracować skuteczne techniki dokowania.
Jego grupa wraz z grupą kierowaną przez Michaiła Tichonrawowa w Instytucie Naukowo-Badawczym-4 przeprowadziła analizę i optymalizację wieloetapowych projektów rakiet; Ochocimski zbadał ogólny sposób, w jaki sposób rakiety mogą zwiększyć swój zasięg, upuszczając części konstrukcji podczas lotu. Obejmowało to sekwencyjne etapy i równoległe rakiety „pakietowe” oraz schematy pompowania paliwa między etapami podczas lotu. Doprowadziło to bezpośrednio do zaprojektowania pocisku R-7 i dokładnych proporcji jego przypinanych stopni wzmacniacza. Od 1960 był członkiem korespondentem Akademii Nauk ZSRR, w 1991 został akademikiem RAN, a w 2000 członkiem zagranicznym Serbskiej Akademii Nauk i Sztuk. W 1983 został zastępcą przewodniczącego Rady Naukowej Akademii Nauk ZSRR. Opublikował ponad 200 prac, w tym cztery monografie.