Испытание проводилось на площадке Д-II СИПНЗ на полуострове Сухой Нос в 15 км от губы Митюшиха севернее пролива Маточкин Шар. Выбор района испытаний определялся необходимостью проведения взрывов такой большой мощности в условиях, обеспечивающих безопасность населенных пунктов, расположенных на материке. Для проведения испытаний было оборудовано опытное поле с комплексом приборных сооружений и стендов, в которых размещалась измерительная аппаратура.
Проведению испытаний предшествовала значительная работа по прогнозированию возможных характеристик воздействия взрыва и проведение мероприятий по обеспечению безопасности участников испытаний и населения в пунктах, расположенных на материке и островах Северного Ледовитого океана. Специальное внимание было уделено слабому воздействию ударной волны на больших расстояниях от места взрыва и связанному с ним разрушению остекления.
Особое внимание также уделялось прогнозированию погоды, которое осуществлялось большой группой синоптиков метеослужбы страны во главе с Ю.А.Израэлем и метеослужбы Новоземельского полигона. На основании благоприятного прогноза погоды на 29-30 октября Государственная комиссия приняла решение о проведении испытании и получила разрешение из Москвы.
На испытания прибыли К.С.Москаленко - Маршал Советского Союза, заместитель Министра обороны СССР, главнокомандующий ракетными войсками, и Е.П.Славский - Министр среднего машиностроения. Они специально прилетели из Москвы, где участвовал в работе XXII съезда КПСС.
Взрыв 30.10.61 был произведен в 11 часов 33 минуты на высоте Н = 4000 м над целью (Н = 4200 м над уровнем моря). Приведенная высота взрыва над поверхностью составила H1= 108,5 м/кт1/3, что представляет собой типичную величину для воздушных взрывов.
Фактические метеорологические условия на время проведения взрыва характеризовались следующими параметрами. Толщина слоя облаков составляла 4000 м при высоте нижней кромки облаков 300 м. Видимость - 10 км. Ветер у поверхности земли был юго-западный с азимутом а = 60° (направление а = 0 соответствует направлению ветра с юга на север) и скоростью U = 3 м/сек. "Средний" ветер в слое Ж 0-16 км имел западное направление (азимут а = 99°) при скорости U = 14 м/сек.
Баллистический корпус "царь-бомбы" (длина ~8 м, диаметр ~2,1 м, вес ~26 т) и бортовая автоматика подрыва были разработаны во ВНИИТФ; физическая схема и конструкция заряда - во ВНИИЭФ.
Авторами-разработчиками термоядерного заряда были физики-теоретики ВНИИЭФ: В.Б.Адамский, Ю.Н.Бабаев, А.Д.Сахаров, Ю.Н.Смирнов и Ю.А.Трутнев.
Для доставки термоядерного заряда к цели использовался самолет-носитель ТУ-95. Подготовка заряда к испытаниям, подвеска его к фюзеляжу самолета, взлет и посадка самолета-носителя производились на аэродроме "Олений" на Кольском полуострове. Экипаж самолета-носителя ТУ-95 №5800302 состоял из 9 человек:
ведущий летчик испытаний майор Дурновцев Андрей Егорович;
ведущий штурман испытаний майор Клещ Иван Никифорович;
второй летчик капитан Кондратенко Михаил Константинович;
штурман-оператор радиолокатора ст. лейтенант Бобиков Анатолий Сергеевич;
оператор радиолокатора капитан Прокопенко Александр Филиппович;
бортинженер капитан Евтушенко Григорий Михайлович;
ст. стрелок-радист ст. лейтенант Машкин Михаил Петрович;
КОУ, стрелок-радист капитан Снетков Вячеслав Михайлович;
стрелок-радист ефрейтор Болотов Василий Яковлевич.
Самолет-носитель ТУ-95 был изготовлен в составе серийного выпуска 1955 года, доработан в 1956 году, проходил эксплуатацию в 1957-1961 годах и прошел специальную подготовку в августе-октябре 1961 года к проведению испытаний 30.10.61. Оборудование самолета-носителя включало в себя бомбардировочную установку, обеспечивающую подвеску бомбы под фюзеляжем самолета, систему управления автоматики, средства защиты экипажа от светового воздействия взрыва.
Для увеличения времени падения бомбы использовалась специальная парашютная система с основным парашютом площадью 1600 м2.
Самолет-лаборатория ТУ-16А №3709 являлся серийным самолетом, специально оборудованным для проведения летных испытаний ядерных зарядов. Экипаж самолета-лаборатории ТУ-16А №3709:
ведущий летчик испытаний подполковник Мартыненко Владимир Федорович;
второй летчик ст. лейтенант Муханов Владимир Иванович;
ведущий штурман майор Григорюк Семен Артемьевич;
штурман-оператор радиолокатора майор Музланов Василий Тимофеевич;
стрелок-радист ст. сержант Шумилов Михаил Емельянович.
При подготовке экипажей самолетов к выполнению задания был проведен специальный комплекс тренировок. При этом экипаж самолета-носителя провел 16.10.61 один полет с проведением подобных испытаний с зарядом большой мощности.
Командиром авиационной группы, самолеты которой непосредственно использовались в ядерных испытаниях, был генерал-майор Е.И.Шапошников.
Подготовка самолетов к летным испытаниям и подготовка контрольно-измерительной аппаратуры, установленной на самолетах, производились накануне дня испытаний.
Установка изделия под самолет производилась на 40-тонном прицепе МАЗ-5208 с 3 часов 15 минут до 4 часов 15 минут 30 октября 1961 г.
Подвеска изделия на самолет производилась из котлована глубиной 1,4 м, шириной 4,5 м, длиной горизонтальной площадки дна 14,5 м и длиной наклонной части 22,7 м. Спуск изделия в котлован производился с помощью лебедки тягача АТ1-1. Провоз изделия по горизонтальной части котлована осуществлялся тягачом ЯАЗ-210Д с помощью 50-метрового троса.
После установки изделия в котловане производилось накатывание самолета-носителя. Подвеска и подготовка изделия производилась с 4 часов 15 минут до 7 часои 30 минут.
Высота полета самолета-носителя над уровнем цели составляла Н1= 10,5 км, а высота полета самолета-лаборатории Н = 10,25 км. Для уменьшения уровня воздействия светового и пучения на самолет-лабораторию был предусмотрен дополнительный уход самолета-лаборатории от места взрыва по сравнению с самолетом-носителем на L = 12 - 15 км. Время полета самолетов до момента сбрасывания заряда составило 2 часа 3 минуты.
Время падения заряда в составе парашютной системы торможения до момента подрыва составило 188 сек.
Удаление самолета-носителя от места взрыва к моменту взрыва составило около 39 км, а удаление самолета-лаборатории ~53,5 км.
По наблюдению членов экипажей самолетов, процесс развития облака взрыва продолжался около 40 минут. К моменту времени t = 45 сек. после взрыва верхняя граница облака взрыва достигла высоты Н = 30 км, после чего облако развивалось в основном в поперечном направлении. Через 35 минут после взрыва облако имело двухъярусную структуру с диаметром верхнего яруса 95 км и диаметром нижнего яруса 70 км. Облако взрыва очень долго сохраняло свою форму и было видно на расстоянии до 800 км.
В момент взрыва появилась яркая вспышка, которая длилась 30 сек. Общее световое воздействие длилось 70 сек. В процессе светового воздействия ощущалась повышенная температура. Фронт ударной волны догнал самолет на удалении 115 км через 8 минут 20 секунд после сбрасывания заряда. Воздействие ударной волны ощущалось в виде слабого встряхивания, без фактического изменения режима полета самолета.
Самолет-лаборатория находился к моменту прихода ударной волны через 13 минут 45 сек. после сбрасывания боезаряда на расстоянии 205 км от места взрыва.
Взрыв наблюдался в различных точках побережья на островах Северного Ледовитого океана. В губе Белушья (около 280 км от места взрыва) была отмечена яркая вспышка. Отраженные ударные волны различной интенсивности регистрировалось в течение времени более 40 минут.
На острове Диксон в промежутке времени 12 часов 13 минут - 12 часов 23 минуты были слышны звуки, подобные артиллерийской канонаде. К востоку от острова Диксон слабые звуковые раскаты слышали сотрудники ряда станций.
По результатам работы радиационной разведки наблюдалось незначительное радиоактивное загрязнение опытного поля радиусом 2-3 км в районе эпицентра с уровнями интенсивности γ-дозы не более 1 мР/час при времени t = 1 час после взрыва.
Прогнозируемое направление оси следа облака взрыва составило 100°. Радиационная разведка, проведенная через 2 суток после взрыва по Карскому побережью Новой Земли, не обнаружила загрязнения территории, обусловленного взрывом 30.10.61. По данным измерений радиоактивное загрязнение в результате взрыва практически не представляло опасности для участников испытаний, населения районов, прилегающих к полигону, а также для промысловых районов рыбного лова.
Проведение испытаний боезаряда столь большой мощности при относительно низком воздействии на окружающую среду следует рассматривать как крупное технологическое достижение того времени.
