Новость об этом решении быстро разлетелась по всему миру; СССР, собственно говоря, и не намеревался это скрывать. Уже в начале сентября газета The New York Times опубликовала заявление Хрущёва: «Пусть знают те, кто мечтает о новой агрессии, что у нас будет бомба, равная по мощности 100 миллионам тонн тринитротолуола, что мы уже имеем такую бомбу и нам осталось только испытать взрывное устройство для неё».
В связи с выходом из моратория по испытанию ядерных боеприпасов в 1958–1961 годах и принятием решения об испытаниях в 1961 году с привлечением этого комплекса, а также с необходимостью реализации накопленных экспериментальных материалов по защите самолётов от воздействия поражающих факторов взрыва самолёт Ту-95-202 был дополнительно доработан на заводе № 18 (г. Куйбышев) в августе – сентябре 1961 года. Эта доработка сводилась к нанесению светозащитных покрытий на облучаемые поверхности самолёта, винты двигателей и к защите кабин экипажей светонепроницаемыми шторками.
К концу сентября самолёт Ту-95В перебазирован на Кольский полуостров, аэродром Оленья. При подготовке к испытанию супербомбы выполнен цикл подготовительных работ. Особое внимание уделено специальной подготовке экипажа самолёта Ту-95В. После наземной подготовки и изучения района произведён облёт маршрута испытательных полётов.
20 сентября 1961 года самолёт Ту-95-202 с командиром экипажа, заместителем командира эскадрильи 409-го тбап 106-й тбад 2-го отбак майором Дурновцевым А. Е. выполнил полёт в условиях ядерного взрыва в составе отряда самолётов Дальней авиации. При этом воздушном ядерном испытании самолётом-носителем был Ту-16 с командиром экипажа Мартыненко В. Ф. 2 октября экипаж самолёта Ту-95В выполнял полёт уже в качестве дублёра при испытаниях термоядерного заряда с самолёта Ту-16 (командир экипажа – Мартыненко В. Ф.). Однако в связи с отказом в полёте на самолёте Ту-95В одного из двигателей пришлось возвратиться на базу вылета досрочно. В этом полёте одновременно участвовали два отряда самолётов-носителей 3М 201-й тбад (Энгельс). Отряды самолётов Дальней авиации в полётах осваивали боевое применение ядерного оружия и обход радиоактивного облака ядерного взрыва.
На 6 октября 1961 года назначили испытательный полёт, где самолётом-носителем термоядерной бомбы впервые управлял экипаж Дурновцева А. Е. В изделии испытывался заряд большой мощности в корпусе супербомбы, но это была не супербомба.
Для подготовки и проверки готовности личного состава участников испытательного полёта и технических средств полигона проведена генеральная репетиция с привлечением всех средств, со сбрасыванием изделия АН602 без основного заряда с самолёта-носителя Ту-95В.
Супербомбу собирали в первом советском ядерном центре, на родине отечественного ядерного оружия – Конструкторском бюро № 11 в Арзамасе-16, прямо на специальной железнодорожной платформе. Для этого пришлось даже проложить железнодорожную ветку внутрь цеха.
В 20-х числах октября вагон с бомбой (выглядевший снаружи как совершенно обычный вагон) в составе литерного поезда под усиленной охраной отправился к месту своего назначения – станции Оленьей на Кольском полуострове. Тот поезд состоял из нескольких вагонов, расположенных спереди и сзади вагона с бомбой. Любые неожиданности были исключены. Маршрутные документы несколько раз менялись, для того чтобы невозможно было определить ни станцию отправления, ни пункт назначения. На станции Оленьей бомба прошла тщательный контроль и была приведена в боевое положение.
Испытание супербомбы назначили на 30 октября 1961 года. Руководителем испытаний был Павлов Н. И. – начальник 5-го главного управления Минсредмаша. В руководство испытаниями входили: от ВВС – Сажин Н. И., начальник 6-го управления при Главкомата ВВС, и Чернорез В. А., начальник 71-го Полигона ВВС. Куликов С. М. являлся ведущим инженером по испытаниям (начальник НИЧ 71-го Полигона ВВС), Воскресенский М. Г. (71-й Полигон ВВС) – руководителем полётов. При этом испытании основного идеолога конструкции заряда, Сахарова А. Д., не было ни в районе подготовки изделия, ни в районе опытного поля полигона. Он в это время находился в Арзамасе-16. Руководитель испытаний Павлов Н. И. имел с ним связь по ВЧ-каналу. Подготовка изделия к испытаниям проводилась специалистами от Минсредмаша под руководством Негина Е. А. и Забабахина Е. И.
Сроки испытаний супербомбы приурочили к проходившему в Москве XXII съезду КПСС. Для контроля хода подготовки к испытанию супербомбы и непосредственного участия в нём на Новоземельский полигон по поручению высшего партийного руководства командировали делегатов партийного съезда: министра Минсредмаша Славского Е. П. и заместителя министра обороны маршала Советского Союза Москаленко К. С. Убедившись в состоянии готовности к испытанию, Славский Е. П. и Москаленко К. С. окончательно подтвердили дату «Ч» – 30 октября 1961 года – и накануне дня испытаний прилетели на архипелаг Новая Земля для личного наблюдения за уникальным взрывом.
Испытание супербомбы (изделия АН602) на Новоземельском полигоне приказом главнокомандующего ВВС поручено прикомандированному к 71-му Полигону ВВС экипажу самолёта Ту-95В 409-го тбап 106-й тбад 2-го отбак ДА в составе: командир корабля – заместитель командира эскадрильи майор Дурновцев А. Е., помощник командира корабля – капитан Кондратенко М. К., штурман корабля – штурман эскадрильи майор Клещ И. Н., второй штурман корабля – старший лейтенант Бобиков А. С., борттехник – старший борттехник, инструктор полка майор Евтушенко Г. М., оператор РЭП – начальник службы РЭБ эскадрильи капитан Прокопенко А. Ф., командир огневых установок – начальник воздушно-огневой службы эскадрильи капитан Снетков В. М., старший воздушный стрелок-радист – начальник связи эскадрильи старший лейтенант Машкин М. П., стрелок-радист – ефрейтор Болотов В. Я. Инструкторов в составе экипажа не было (по-видимому, не нашлось желающих рисковать).
Для полёта в строю с самолётом-носителем Ту-95В был предусмотрен самолёт-носитель Ту-16 с задачей выполнения функций самолёта-дублёра и измерений при взрыве его мощности, значения поражающих факторов и регистрации процесса развития взрыва. Экипаж самолёта-дублёра Ту-16 назначен в составе: командир корабля – подполковник Мартыненко В. Ф., помощник командира корабля – старший лейтенант Муханов В. И., штурман корабля – майор Григорюк С. А., штурман-оператор – майор Музланов В. Т., воздушный стрелок-радист – старший сержант Шумилов М. Е., командир огневых установок – старшина Суслов М. П.
Окончательная сборка, проверка и подготовка к подвеске изделия на самолёт осуществлялись на аэродроме Оленья.
Из воспоминаний начальника центральной базы хранения ядерного оружия полковника Смирнова А. И.: «В начале октября 1961 года меня пригласил начальник Главного управления генерал-полковник Болятко В. А. и проинформировал, что я включён в состав Государственной комиссии по проведению испытания нового сверхмощного термоядерного заряда на Новоземельском полигоне. Мне предстоит принять и разгрузить специальные эшелоны на прирельсовой базе объекта, доставить изделие и все грузы специального назначения на авиационную базу, обеспечить подъёмно-транспортными средствами все работы по подготовке изделия к испытаниям, подать и подвесить снаряжённое изделие к самолёту-носителю, осуществить его предполётную подготовку.
24 октября комиссия прибыла на авиационную базу. До прибытия комиссии наша часть приняла на своей прирельсовой базе несколько спецэшелонов, вт.ч. и специзделие. Его разгрузили и доставили в сборочный наземный корпус. Но мостовой кран сборочного корпуса был рассчитан на тридцать тонн и требовался запас прочности ещё на 15 %, а изделие весило 28 т. Пришлось проводить испытание крана на 40 т и освидетельствовать его. Испытания прошли успешно, и комиссия разрешила работу с изделием этим краном».
На подвеску и окончательную подготовку изделия потребовалось два часа.
Взлёт самолёта-носителя Ту-95-202 произведён в 9 ч 27 мин 30 октября 1961 года. Два самолёта в одном строю полетели к цели по маршруту: Оленья – мыс Канин Нос – Рогачёво – Панькова Земля – район цели. В полёте на самолёте-носителе всё оборудование работало исправно. Самолёт-носитель вышел вперёд на 12–15 км. В 11 ч 30 мин с высоты десять с половиной тысяч метров бомба была сброшена по цели «Д-2» в районе пролива Маточкин Шар.
Сброс «Царь-бомбы»
Отделение от самолёта прошло нормально, затем началось последовательное срабатывание каскада вытяжных парашютов: первым раскрылся парашют площадью 0,5 кв. м, вторым – 5,5 кв. м, а затем – одновременно три по 42 кв. м, которые извлекли основной парашют площадью 1600 кв. м. Изделие начало плавно снижаться. С самолёта-носителя последовало закодированное сообщение на командный пункт о нормальном отделении изделия и раскрытии парашютов.
Кабины самолёта были закрыты светонепроницаемыми шторками от прямого излучения взрыва, члены экипажа надели светозащитные очки. Взрыв изделия произошёл по команде от барометрических датчиков, как и планировалось, на высоте 4000 м относительно цели. Наконец свершилось – на 188-й с после отделения супербомбы от самолёта архипелаг Новая Земля был озарён длительным свечением небывалой яркости. Вспышка наблюдалась в течение 65–70 с, а ярче всего – в течение 25–30 с.
Взрыв «Царь-бомбы»
В момент вспышки самолёт-носитель находился от взрыва на расстоянии 40 км, а самолёт-дублёр (лаборатория) – 55 км. После окончания светового воздействия на самолётах были отключены автопилоты – в ожидании прихода ударной волны перешли на ручное управление. По расчётам, взрывная волна должна была настигнуть Ту-95В в 60 км от точки взрыва, а она дошла до самолёта на 45-м километре. Всего было четыре волны. Первые три довольно сильно тряхнули самолёт, четвёртая – слабее. Воздействие от ударной волны для экипажей было достаточно ощутимым, однако затруднений в пилотировании не вызывало. У Ту-95В остановились все двигатели, отключились приборы. Самолёт стал сыпаться вниз, но оставался управляемым. На высоте 7000 м бортинженеру Евтушенко Г. М. удалось запустить один двигатель, на 5000 м – второй. Садились с тремя работающими двигателями. Один двигатель так и не смогли запустить. Посл