Согласно заданию бомба разрабатывалась в двух вариантах. Первый вариант имел плутониевую начинку сферической формы, а во втором — урановую, с пушечной схемой детонации. Бомба должна была взрываться над поверхностью земли на заданной высоте при помощи специальной системы. Таким образом, первые шаги проекта полностью соответствовали американским.

Специальный комитет во главе с Берия определил сроки окончания работы по проекту. Для введения в заблуждение иностранных разведок, в документах комитета бомба обозначалась кодовым названием «Реактивный двигатель специальный» — РДС. Плутониевый вариант получил номер 1, а урановый — 2. Испытания РДС-1 намечалось на январь, а РДС-2 - на июнь 1948 г.

После начала работ по созданию боеприпаса стало ясно, что в указанные сроки уложиться не удается. Главным препятствием стали трудности в производстве необходимых радиоактивных материалов, которые вели физики в еще одном закрытом городе — «Челябинск-40», где находился ядерный реактор для производства плутония.

Буквально на следующий день после запуска реактора начались аварии — лопались оболочки тепловыделяющих элементов в активной зоне. Технологии изготовления этих элементов не существовало, а внешняя разведка подобными сведениями не располагала. Таким образом, к концу 1947 г. в распоряжении ученых имелись только микрограммовые количества плутония, а на граммы удалось выйти только в 1949 г.

Кроме этого, созданию бомбы препятствовала сама гнетущая обстановка в СССР того времени, постоянные репрессии и гонения на ученых. После «разгрома» генетиков, власти намеривались взяться и за физиков в деле борьбы с «буржуазными физическими теориями».

Но, вероятно, в дело вмешался сам Сталин, знавший о результатах бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, и запретивший «трогать» физиков. Напротив, для повышения производительности их труда, в Сарове (который переименовали в Арзамас-16) физикам и конструкторам создали условия, которые на фоне всеобщей послевоенной разрухи выглядели просто райскими. Отдельные квартиры и коттеджи, полные магазины и абсолютная свобода. Правда, последнее разрешалось только в пределах Арзамаса-16. Выезд ученых и членов их семей за пределы города был запрещен.

Исходя из новых реалий, Харитон и Зернов определили главные задачи и сроки их исполнения. До мая 1948 г. нужно было закончить отработку сферического заряда обычного взрывчатого вещества, предназначенного для доведения плутония до критического состояния, а в январе 1949 г. истекал срок изготовления нейтронного инициатора, который начинал цепную реакцию. Собрать бомбы планировали к февралю 1949 г.

По конструкции ядерного заряда РДС-1 напоминала американскую бомбу типа Мк.III, но наши ученые и конструкторы об этом даже не догадывались. Доступ к данным, полученным от агентов в США, имели только Курчатов и Харитон. Возвращаясь после ознакомления с американской документацией, они поражали коллег своей интуицией и способностью предсказывать результаты экспериментов.

В остальном советская и американская бомбы существенно различались. Конструкторы делали ее своими силами, вкладывая в нее талант и огромные усилия. С большими трудностями им пришлось столкнуться при разработке конструкции корпуса. Сферическая форма ядерного заряда и ограниченные размеры бомбоотсека самолета Ту-4, который выбрали в качестве носителя, не позволяли придать бомбе аэродинамически приемлемую форму. Только после привлечения к работе специалистов из ЦАГИ и продувок в аэродинамической трубе около 100 вариантов боеприпаса, удалось разработать наиболее приемлемую форму бомбы и стабилизаторов.

Для проведения баллистических и реальных испытаний атомной бомбы Министерство обороны организовало специальную воинскую часть — полигон №71. Полигон располагался на Украине в поселке Багерово, недалеко от Керчи. За короткое время там построили аэродром и разместили три авиационных полка.

35-й бомбардировочный полк, вооруженный самолетами Ту-4, должен был заниматься сбросом макетов и реальных бомб. 513-й истребительный полк (Ла-11 и МиГ-15) занимался прикрытием полигона и сопровождением Ту-4 к месту сброса боеприпасов. Причем, летчики-истребители имели приказ сбивать Ту-4 в случае их отклонения от заданного маршрута полета. Третий полк, 647-й смешанный, имел на вооружении самую разнообразную авиационную технику: По-2, Як-12, Ли-2, Ил-14 и Ил-28. Эти самолеты занимались транспортировкой грузов в интересах атомного проекта, отбором проб воздуха с пролетом грибов ядерных взрывов, проведением кино- и фотосъемки.

Весной 1948 г. 71-й полигон приступил к испытаниям макетов РДС-1. Сначала бомбы комплектовались трассерами для облегчения киносъемки с земли, а затем на них стали ставить записывающую аппаратуру. Макеты падали с большой высоты и на несколько метров углублялись в крымскую глинистую почву, откуда их выкапывали лопатами. Главной целью этих «бомбометаний» был выбор места расположения датчиков барометрического высотомера, которые должны подорвать боеприпас на заданной высоте.

Бомбардировщики Ту-4 стали первыми носителями советских ядерных бомб	Ю.Б. Харитон у макета бомбы РДС-1 в музее ядерного оружия