В конце 1948 года по инициативе Сергея Павловича Королева началась работа по определению реакций высокоорганизованного живого существа на воздействие условий ракетного полета. После долгих обсуждений решили, что «биологическим объектом» исследований будет собака. Была создана Государственная комиссия по организации и проведению полетов животных на ракетах, председателем которой по рекомендации президента АН СССР Сергея Ивановича Вавилова стал академик Анатолий Аркадьевич Благонравов. Исследования проводились на полигоне Капустин Яр при пусках так называемых «геофизических» или «академических» ракет («научные» модификации первых советских баллистических ракет). Первые полеты с собаками были выполнены на ракете Р-1А («Аннушке»). В головную часть ракеты, которая отделялась и опускалась на парашюте, помещали контейнер с животными и научными приборами. Впоследствии использовались модификации ракет Р-2 и Р-5, максимальная высота подъема составила 470 км.
Непосредственная подготовка собак к полету проводилась в Институте авиационной и космической медицины ВВС. Для экспериментов нужны были небольшие собаки весом 6–7 кг, в возрасте от двух до шести лет, имеющие крепкое здоровье, высокую сопротивляемость заболеваниям и устойчивость к неблагоприятным воздействиям внешней среды. При этом они должны быть контактными и терпеливыми. В «космический отряд» старались подбирать «девочек» (им проще шить ассенизационную одежду) светлого окраса (чтобы лучше было видно на телевизионной картинке). Была разработана серьезная научная программа подготовки собак к коротким ракетным полетам и к длительным полетам на спутниках. Руководителем этой работы был Владимир Иванович Яздовский, один из основоположников отечественной космической медицины и биологии.
Прежде всего, собаки приучались к одежде. Одежда была двух видов — фиксирующая и ассенизационная. Собаки, которые готовились к полету в космос, должны были научиться есть из автоматической кормушки. Кормушка представляла собой конвейерную ленту, которая в заданное время подает коробки с пищей. Собак посылали «вдвоем», чтобы убедиться, что полученный результат представляет собой некую закономерность, а не является индивидуальной реакцией на воздействие, и подбирали по парам — проблема психологической совместимости для них тоже существует.Состояние животного при проведении эксперимента контролировалось. Датчики для записи физиологических функций (давление, пульс, частота дыхания, биотоки сердца, мозга, мышц и др.) сначала вживляли, потом научились наклеивать. Чтобы измерять кровяное давление, требовалась хирургическая операция: хирург делал два надреза на шее, вычленял участок сонной артерии, выводил его наружу и обшивал лоскутом собачьей кожи. Получалась петелька, на которую можно было надеть манжетку прибора.
В заключение проводился комплексный физиологический эксперимент: собаки в течение длительного времени находились в закрытой герметичной капсуле, подвергаясь тем воздействиям, которые их ожидали в полете. Для этих тренировок Королев прислал в институт штатный ракетный контейнер, чтобы собаки привыкали к «реальной обстановке». Он придавал очень большое значение этим исследованиям и лично присутствовал на первом пуске с собаками Цыганом и Дезиком 22 июля 1951 года.
Волнение за исход первого собачьего полета выходило за всякие пределы. Когда люди увидели, что парашют раскрылся, и капсула с собаками опускается, все — кто на машинах, кто пешком — помчались к месту приземления, несмотря на строжайшее предписание оставаться на месте. В. И. Попов и А. Д. Серяпин, готовившие Цыгана и Дезика, открыли капсулу, собаки были живы. Их тщательно обследовали и не выявили никаких физиологических отклонений, только у Цыгана была небольшая травма.
Одной собаке довелось слетать совершенно неподготовленной. Когда к полету готовились Непутевый и Рожок, досконально обследованный медициной и хорошо подготовленный, Рожок сбежал. А ракета уже стояла на столе. Что было делать? Королеву сказать не решились, поймали возле столовой подходящего бродячего пёсика, назвали ЗИБ («Запасной Исчезнувшего Бобика»), и отправили в полет без обследования и подготовки.
3 ноября 1957 года был запущен второй советский искусственный спутник Земли. На его борту находился первый космический путешественник — собака Лайка. Работа аппаратуры и запас пищи были рассчитаны на семь суток, медицинская информация поступала по телеметрии в течение четырех, а спутник летал до 14 апреля 1958 года и сделал 2570 витков вокруг Земли…. При запуске 28 июля 1960 года произошла авария первой ступени ракеты-носителя, собаки Чайка и Лисичка погибли.
Белка и Стрелка — беспородные собаки, запущенные в космос на советском корабле «Спутник-5», прототипе космического корабля «Восток», и находившиеся там с 19 по 20 августа 1960 года .(На борту космического корабля с Белкой и Стрелкой также находились две белые крысы и 40 мышей, 28 из которых погибли на орбите). Собаки Белка и Стрелка — первые живые существа, благополучно вернувшиеся на Землю после орбитального полёта. Через несколько месяцев у Стрелки родились шесть здоровых щенков.
Запуск третьего корабля-спутника с собаками Пчелкой и Мушкой 1 декабря 1960 года был успешным, однако из-за неполадок в системе управления корабль спускался по нерасчетной траектории в акваторию Японского моря.
