В конце 40-х годов XX века медики уже были знакомы с реакцией организма человека и животных на перегрузки, вибрации, шум и дру­гие факторы полетов на самолетах. Однако экспериментальных данных о биологическом действии невесомости они не имели.

В Советском Союзе биологические эксперименты на высотных (геофизических) ракетах начала группа сотрудников Научно-исследова­тельского испытательного института авиационной медицины (НИИАМ) ВВС Минобороны СССР в 1951 г. под руководством В.И.Яздовского. До этого он руководил лабораторией герметических кабин и скафандров в НИИАМ и в основном проводил исследования на новых самолетах конструкции Туполева, который и рекомендовал его Королеву.

С.П.Королев организовал встречи Яздовского с министром Вооруженных Сил СССР маршалом А.М.Василевским и с президентом Академии наук СССР С.И.Вавиловым, которые пообещали полную поддержку исследованиям, а Королев согласился взять лабораторию на свое финансовое обеспечение.

В 1949 г. в соответствии с решением министра ВС Василевского проведение биологических и медицинских исследований было возложено на НИИИАМ, а конкретное выполнение — на В.ИЛздовского. В группу научных сотрудников вошли врачи А.В.Покровский, В.И.Попов, инженер Б.Г.Буйлов и авиационный техник Б.В.Блинов. В 1950 г. в НИИИАМ открылась первая научно-исследовательская работа в области космической медицины — "Физиолого-ги-гиеническое обоснование возможностей полета в особых условиях". Объектами исследования поначалу стали мыши, крысы, морские свинки. Но эти животные хороши для экспериментов в лабораторной обстановке. Работа же с высшими животными — обезьянами, которые в биологическом отношении ближе других существ стоят к человеку — методически сложна: они трудно поддаются специальной тренировке и медленно привыкают к необычным условиям. Правда, американцы посылали в полеты на ракетах обезьян, но лишь в состоянии глубокого наркоза, что снижает ценность эксперимента, так как наркоз "выключает" деятельность коры головного мозга.

В конце концов советские ученые остановились на собаках. Физиология этих животных хорошо изучена, они сравнительно легко поддаются обучению, быстро осваиваются в непривычных условиях и достаточно спокойно ведут себя при фиксации в специальном снаряжении. Дворняг предпочли псам с родословными по простой причине: медики считали, что дворовые псы с первого дня вынуждены бороться за выживание и лучше переносят стрессовые ситуации. Однако, памятуя, что собакам придется красоваться на страницах газет, выбирали "объекты" красивые, стройные, с "интеллектуальными" мордашками.

Для провеявши работ в виварий НИИАМ свезли 32 дворняги, которых наловили в московских подворотнях. Кандидатов отбирали по строго заданным параметрам: определенным весом, ростом не выше 35 см., что определялось размерами кабины для одного из требований — поскольку на коже животного требовалось закрепить немало датчиков. Осенью 1950 г. отобранные дворняжки приступили к интенсивным тренировкам. Как писали потом советские газеты, за несколько месяцев "... собаки прошли все виды испытаний. Они могут длительно на­ходиться в кабине без движения, переносить большие перегрузки, вибрации. Животные не пугаются звуков, умеют сидеть в своем экспери­ментальном снаряжении, давая возможность записывать биотоки сердца, мышц, мозга, артериальное давление, характер дыхания и т.д.". К лету 1951 г. НИИАМ завершил подготовку первых 14 собак.

С июля 1951 г. до июня I960 г. во время пусков геофизических ракет с полигона Капустин Яр были проведены три серии экспериментов.

Первая серия — в июле-сентябре 1951 г. — проводилась на геофизических ракетах Р-1Б и Р-1В, поднимавшихся на высоту 100 км и более. Эти ракеты являлись модификацией "королевской" Р-1. Они отличались тем, что в их головной части монтировались отсеки, удлиняющие ракету на 3 м. Непосредственно к приборному отсеку примыкал отсек с аппаратурой, предназначенной для изучения состава первичного космического излучения и его взаимодействия с веществом — ФИАН-1 (Физический институт Академии Наук). Перед ним располагались герметичный отсек и система спасения головной части вместе с герметичной кабиной. Для этой цели между гермокабиной и отсеком ФИАН-1 была смонтирована парашютная система. В герметичный отсек объемом 0,28 м3 помещали двух собак, укрепленных привязными ремнями на специальных лотках. Над ними висела пленочная кинокамера, снимавшая животных на протяжении всего полета. Ракета Р-1 В отличалась от Р-1 Б только тем, что вместо аппаратуры ФИАН монтировалась парашютная система спасения всего корпуса ракеты. Она поднималась на высоту около 100 км. после чего головная часть с животными отделялась и опускалась на землю на собственном парашюте.

Первый запуск собак в суборбитальный полет состоялся рано утром 22 июля 1951 г. с полигона Капустин Яр. Столь раннее время старта объясняется тем, что перед восходом воздух особенно чист, наблюдение и управление ракетой осуществляются легче. Тогда еще не было средств ведения, поэтому важно было, чтобы солнце из-за горизонта освещало ракету. Р-1В с испытателями Дезиком и Цыганом — самыми спокойными и тренированными членами отряда — поднялась на 87 км 700 м, сработало отключение двигателя, головная часть с животными отделилась, и через 15 минут парашют плавно опустился неподалеку от стартовой площадки. Участники эксперимента бросились к месту возможного приземления. Увидеть первопроходцев космоса хотели все. Счастливчики, первыми достигшие кабины, уже смотрели че­рез иллюминатор. Слышны были их громкие крики: "Живые, живые!" Обе собаки по всем показателям чувствовали себя хорошо. Это означало, что живое существо может переносить подобный полет, в первую очередь — сопутствующие ему перегрузки и кратковременную невесомость. Через неделю был произведен аналогичный запуск на ракете Р-1 Б, в котором участвовали уже летавший Дезик и его новая напарница Лиса. На Дезике планировалось изучить влияние повторного полета на собаку. При падении капсулы парашют не раскрылся, и обе собаки погибли.

Сразу же после трагедии первого выжившего испытателя, Цыгана, от полетов отстранили. Его взял к себе председатель госкомиссии академик Благонравов. Космических щенков дарили, как ордена, за особые заслуги.

В рамках этой серии экспериментов состоялись еще четыре запуска, в которых участвовали собаки Мишка, Чижик, Смелый, Рыжик, ЗИБ и Непутевый. ЗИБ изначально к полетам не готовился, его место должен был занять пес по кличке Рожок. Лаборант, выводивший собак на прогулку перед стартом, случайно спустил Рожка с поводка, и тот убежал в степь. В тот день на полигоне других собак не было — их готовили к очередному этапу испытаний в Москве — и заменить его подготовленной собакой было невозможно. В результате подходящего по размеру пса подобрали возле солдатской столовой и включили в программу полета, сообща придумав кличку ЗИБ — "запасной исчезнувшего Бобика". В суматохе даже не разобрались, что "запасной", в сущности, был щенком — это выяснилось уже после полета. Нетренированный ЗИБ запуск перенес хорошо, и в официальных отчетах впоследствии числился как летавший по специальной программе неподготовленный испытатель. Когда Сергею Павловичу стало известно об этой "подтасовке", он совсем не рассердился, а сказал с теплотой в голосе: "Да на наших кораблях в космос скоро будут летать по профсоюзным путевкам — на отдых!"

В ходе второй серии экспериментов (июль 1954 г. — июнь 1956 г.) проводились работы над обеспечением безопасности животных в скафандре при разгерметизации кабины и катапультировании в верхних слоях атмосферы. Полеты осуществлялись на ракетах Р-1Д и Р-1Е на высоту до 110 км. На Р-1Д — в отличие от ракет Р-1Б и Р-1В, где подопытные животные спасались вместе с герметичным отсеком на парашюте — каждая из двух собак катапультировалась в скафандре, смонтированном на специальной тележке, имеющей парашютную систему и систему жизнеобеспечения. Кроме того, на ракете Р-1Д вместо отсека с аппаратурой ФИАН-1 была установлена аппаратура для исследования распределения по высоте плотности ионизации в ионосфере и изучения распространения сверхдлинных волн в атмосфере и космическом пространстве. Отличие ракеты Р-1Е от Р-1Д заключалось в том, что на ней была сделана еще одна попытка найти конструк­тивное решение, обеспечивающее спасение корпуса ракеты. Все полеты проводились по одинаковой схеме. Ракеты совершали подъем до высоты ПО км. Действие невесомости продолжалось около 3,7 минут. На нисходящем участке траектории на высоте 75-86 км происходило катапультирование животного, находящегося на правой тележке. После катапультирования тележка свободно падала в течение трех секунд, после чего включалась парашютная система (перегрузка в момент раскрытия парашюта составляла до 7g). На высоте 39-46 км катапультировалось животное на левой тележке, и после свободного падения на высоте 3,8 км раскрывался парашют. Тележки, как правило, приземлялись на расстоянии от 3 (левая) до 70 (правая) километров от стартовой площадки. Первый запуск по этой системе был осуществлен 26 июня 1954 г. с собаками Рыжиком и Лисой. Животные перенесли полет и катапультирование благополучно. В рамках серии прошло 9 стартов, в которых принимали участие 12 собак. Пять из них погибли. В частности, при запуске Лисы и Бульбы 5 февраля 1955 г. при взлете ракету повело в сторону, стабилизационные рули сработали слишком резко, и собак по инерции выбросило из кабины. Не совсем обычно закончился полет собаки Малышка 2 ноября 1955 г. С земли было видно, как парашют со спускающейся тележкой порывами ветра стало сносить в сторону. К тому же в районе посадки начался буран. Спустя несколько минут парашют вообще исчез из виду. Высланные на поиск самолеты и вертолеты не смогли обнаружить Малышку ни в тот день, ни на следующий, хотя яркое пятно лежащего на земле парашюта должно было быть заметно издалека. На третий день некоторые члены комиссии уже были уверены, что собака погибла, но Королев разрешил обследовать район возможного приземления на машине. Когда под вечер члены поисковой группы уже отчаялись и повернули домой, один из солдат вдруг попросил: "Давайте еще вон ту кочку посмотрим!" Интуиция не подвела: за кочкой лежала тележка с Малышкой, но почему-то без парашюта. Собака в скафандре была жива, проведя три дня без еды (хорошо, что в шлеме был предусмотрен лючок, который автоматически открывался на высоте 4000 м и обеспечивал доступ воздуха!). Как потом выяснилось, тележка приземлилась около отары овец. Пастух отрезал парашют и ушел с отарой подальше от этого места. Поисковые группы с воздуха не могли обнаружить тележку, принимая ее за естественную кочку, которых полно в степи.