Все проектные работы, макетирование и ход доработки самолетов контролировались лично генеральным конструктором Туполевым А.Н. Переоборудование самолетов Ту-4 в носители осуществлялось на летно-доводочной базе ОКБ в Подмосковье. Первый самолет-носитель Ту-4, оборудованный по упрощенному варианту, был принят от ОКБ и перегнан на 71-й полигон уже в 1948 г. для проведения летно-баллистических испытаний «изделий 501».
Несмотря на практическую завершенность испытаний самолета Ту-4, обеспечение схемно-конструктивной согласованности его как носителя с изделием, вопросы безопасности полетов в зоне ядерных взрывов оставались открытыми и нерешенными. Не было полной ясности об ожидаемой мощности и воздействии поражающих факторов взрыва на самолет, в частности по ударной волне (УВ), и реакции самолета на воздействие взрыва. Существовавшие рекомендации по ударной волне взрыва относились к случаям распространения ударной волны вдоль земной поверхности, и достоверных сведений о ее распространении в свободной атмосфере до высот полета самолетов не было вообще.
В 1951 г. доработка самолета-носителя Ту-4 с его специальным оборудованием закончилась. Приказом главнокомандующего ВВС от 17 мая 1951 г. была назначена Государственная комиссия для проведения наземных и летных испытаний двух самолетов Ту-4, переоборудованных ОКБ-156 МАП в самолеты-носители. Председателем комиссии был назначен начальник 71-го полигона генерал-майор авиации Комаров Г.О. В состав комиссии входили Чернорез В.А., Родин А.Н., Федотов Ф.С., Куликов С.М. и Кушнарев П.И. В работе комиссии участвовали представители ОКБ-156 МАП и разработчики изделия от КБ-11.
По результатам испытаний было выдано заключение о готовности самолетов к подвеске, транспортированию и прицельному бомбометанию изделий типа 501-М. При этом оценка безопасности полета самолета-носителя в условиях воздействия поражающих факторов ядерного взрыва в задачу комиссии не входила. Этот вопрос подлежал дополнительному рассмотрению.
В задачи авиационного обеспечения ядерных испытаний входил отбор продуктов из облака взрыва для радиохимического анализа с помощью самолетных средств, оборудованных фильтр-гондолами. Отбор надо было проводить из различных мест радиоактивного облака с многократным заходом в него с соответствующим разнесением полетов как по высоте, так и по времени. Отобранные пробы, необходимые для исследований срабатывания заряда, имели важное значение и для оценок экологических последствий взрывов. Неразрывно с процессом отбора продуктов ядерного взрыва самолетными средствами были связаны задачи защиты экипажей и дезактивации самолетов после полетов.
В середине лета 1951 г. поступило распоряжение о перебазировании авиационной группы 71-го полигона на Семипалатинский полигон (УП-2) для проведения испытания изделия РДС-3 в режиме воздушного ядерного взрыва. Первое совещание, проводимое И.В. Курчатовым, на котором рассматривались вопросы авиационного обеспечения испытания атомной бомбы РДС-3, проходило в гостинице гарнизона в пункте «М». Одним из основных вопросов, вызвавших значительную озабоченность, была проблема обеспечения безопасности самолета-носителя и его экипажа при воздействии на самолет ударной волны ядерного взрыва. Необходимо было изыскать возможность проверки безопасности полета до сбрасывания атомной бомбы с самолета-носителя.
В конечном итоге было принято решение совместить наземное ядерное испытание изделия РДС-2 при подрыве его на башне с летными испытаниями самолета-носителя Ту-4 в целях проверки действия нагрузок на самолет при встрече его с ударной волной, качественной оценки эффекта динамических нагрузок и условий пилотирования на заведомо безопасных расстояниях. Окончательно был принят вариант прямолинейного полета самолета Ту-4 над башней на высоте 10 км при соответствующей задержке момента взрыва изделия РДС-2, обеспечивающей уход самолета на заведомо безопасное удаление от места взрыва – до 20 км.