Khi đó, Liên Xô chưa thể đáp trả thách thức này vì hai lý do. Thứ nhất, đó là các thí nghiệm của Mỹ mãi đến năm 1959 mới được biết đến. Thứ hai, cuối mùa Thu năm 1958 giữa Liên Xô và Hoa Kỳ mới thiết lập lệnh tạm hoãn thử hạt nhân.

Nhân tiện, các quốc gia khác cũng đã được mời tham gia lệnh tạm hoãn này. Trong khi đó, người Mỹ đã phóng tên lửa hạt nhân trước khi lệnh tạm hoãn có hiệu lực. Cụ thể, sau một loạt vụ thử nghiệm ở thượng tầng khí quyển, ngày 27-8-1958, tên lửa X-17A phóng từ tàu chiến ở phía Nam Đại Tây Dương đã mang đầu đạn hạt nhân lên đến độ cao 161km và đầu đạn được kích nổ thành công.

Ngày 30-8, một vụ nổ tương tự đã được thực hiện ở độ cao 292km trong không gian. Và vụ nổ vũ trụ thứ ba trong khuôn khổ chương trình Argus trên quỹ đạo thậm chí cao hơn nữa đã được tiến hành vào ngày 6-9-1958. Kết quả, những vụ nổ này đã tạo ra các vành đai bức xạ nhân tạo trong không gian gần Trái đất do vệ tinh Explorer IV đo lại được.

Do lệnh tạm hoãn này, nên Liên Xô không thể chuẩn bị và tiến hành các vụ thử nghiệm hạt nhân tương tự. Tuy nhiên, các cuộc đàm phán ở Geneva bị thất bại sau chuyến bay của máy bay do thám U-2 của Mỹ trên lãnh thổ Liên Xô, cũng như các vụ thử hạt nhân do Pháp khởi động vào năm 1960, đã buộc giới lãnh đạo Liên Xô từ bỏ việc tiếp tục tuân thủ lệnh tạm hoãn.

Ngày 27-10-1961, hai tên lửa đạn đạo R-12 của Liên Xô được phóng từ bãi thử Kapustin Yar đưa các đầu đạn hạt nhân vào không gian, một đầu đạn trong số đó được kích nổ ở độ cao 150km và đầu đạn thứ hai nổ ở độ cao 300km. Cả hai tên lửa cũng có thùng chứa đặc biệt với các thiết bị đo đạc. Chúng tách ra trước vụ nổ và bay ra khỏi tâm chấn một khoảng cách nhất định.

Mục đích của Chiến dịch K (giai đoạn đầu của nó có mật mã là K-1, còn hai giai đoạn K-2 và K-3 được thực hiện sau đó ít lâu) là để kiểm tra tác động của các vụ nổ hạt nhân trong vũ trụ đối với các thiết bị phát hiện tấn công bằng tên lửa của hệ thống phòng thủ tên lửa Liên Xô.

Để thực hiện mục đích này, các thiết bị thích hợp đã được lắp đặt tại các bãi thử trên mặt đất nằm dưới các điểm xảy ra vụ nổ trong không gian. Ngoài tên lửa chiến đấu, những tên lửa giám sát được phóng theo sau một khoảng thời gian nhất định. Các thiết bị theo dõi của hệ thống phòng thủ tên lửa hướng thẳng về phía chúng, để xác định xem các vụ nổ hạt nhân có ảnh hưởng đến độ chính xác của việc phát hiện một tên lửa đang bay hay không.

Ngoài ra, trong các giai đoạn K-2 và K-3, ngoài tên lửa chiến đấu và giám sát, các tên lửa trắc địa chế tạo trên nền tảng của R-5 cũng được phóng lên. Tất cả các vụ thử nghiệm đều được thực hiện dưới sự chỉ đạo của Viện sĩ Alexander Shchukin, chuyên gia hàng đầu trong lĩnh vực vật lý phóng xạ và kỹ thuật vô tuyến.