Проводимые на полигоне работы требовали непрерывных доводок и изменений в конструкции самолетов. Все это должно было выполняться в согласовании с разработчиками авиационной техники, с которыми имелась четко налаженная оперативная связь, вплоть до пребывания на полигоне в период испытаний полномочных представителей от Министерства авиационной промышленности.

Структура научно-испытательной части с самого начала была представлена многочисленными тематическими подразделениями, лабораториями и отделами. Одно подразделение было ответственно за бомбардировочные установки самолетов-носителей, подвеску «изделий», транспортирование и бомбометание. В это направление также входили средства, связанные с доставкой «изделий» к самолетам-носителям и их подвеской. Другое занималось средствами прицельного бомбометания, третье — автоматикой «изделий», проверкой комплектующих узлов, сборкой боеприпасов, телеметрическими измерениями работы автоматики на траектории падения. Система подрыва, регистрация условий транспортировки, параметров поражающих факторов взрыва и их воздействие на самолет-носитель, внешнетраекторные измерение и определение баллистических характеристик, фото- и киносъемка, метеорологические измерения и прогнозирование метеоусловий — за каждое из этих направлений отвечало особое подразделение.

В 1952 году в структуре научно-измерительной части были организованы дополнительные отделы и частично преобразованы ранее созданные подразделения, основными из которых являлись: отдел испытаний ядерных авиационных бомб: отдел испытаний специальных авиационных боевых частей; отдел испытаний самолетов-носителей; отдел самолетных измерений; отдел испытаний средств эксплуатации, временного хранения и подготовки «изделий» к применению; отдел по средствам отбора радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва и дезактивации самолетов; лаборатория механических и климатических испытаний.

В 1961 году была осуществлена очередная реорганизация научно-измерительной части. Все ее подразделения были сведены в два управления: первое объединяло все подразделения, связанные непосредственно с испытанием ядерных боеприпасов, средств их эксплуатации, самолетов-носителей, а также средств отбора радиоактивных продуктов из облака ядерного взрыва; во втором управлении были сосредоточены подразделения по средствам внешнетраекторных и самолетных измерений, обработке результатов измерений, расчетно-вычислительные средства, а также лаборатории механических и климатических испытаний.

Создание отечественного ядерного оружия началось с разработки двух вариантов: бомбы имплозивного типа, названной «изделие РДС-1», и пушечного. К этим работам 71-й полигон был привлечен с 1947 года. При взаимодействии с КБ-11 работы велись под условными индексами: по первому — «изделие 501», а по второму — «изделие 601».

Испытатели полигона, несмотря на знания и опыт, не питали особых надежд на простоту и элементарность выполнения новых задач. Они отчетливо понимали, что для испытания «изделия 501» потребуется разработка новых методов и критериев оценок. Даже свойственные фугасным авиабомбам типовые аэробаллистические испытания при кажущемся формальном совпадении целей для тестов «изделия 501» имели существенные отличия. Это определялось тем, что корпус изделия не мог иметь оптимальную форму в аэродинамическом отношении: с одной стороны, диаметр изделия диктовался габаритами заряда, а с другой — длина его ограничивалась размерами бомбового отсека самолета-носителя.