18 октября 1951 г. экипаж бомбардировщика Ту-4 под командованием полковника Уржунцева впервые в советских ВВС сбросил ядерную бомбу «Мария» (с зарядом РДС-3 мощностью 30 килотонн) на Семипалатинском полигоне. Испытания прошли успешно, но на вооружение бомба не пошла. Штатным вооружением Ту-4 в дальнейшем стали более совершенные ядерные бомбы «Татьяна» с зарядом РДС-4 мощностью 30 килотонн.
Несмотря на достигнутые успехи, советское руководство долгое время тревожил тот факт, что радиуса действия имевшихся на вооружении истребителей было недостаточно для сопровождения стратегических бомбардировщиков в их полёте к целям на территории Западной Европы. Оборонительное вооружение Ту-4 не могло обеспечить надёжной защиты от атак истребителей противника, поэтому на свет появился проект буксировки истребителей бомбардировщиками. Ведь так хотелось, чтобы для советской авиации не осталось недосягаемых мест на европейском континенте.
Летом 1952 г. начались армейские испытания на аэродроме Зябровка под Гомелем. Пять бомбардировщиков Ту-4 171-го гвардейского тяжёлого бомбардировочного авиационного полка 57-й бомбардировочной авиадивизии брали на буксир в воздухе истребители МиГ-15бис 439-го истребительного авиаполка 144-й истребительной авиадивизии. За два месяца были выполнены 142 сцепки в воздухе, истребители налетали на буксире почти 60 часов.
Однако командование ВВС всё же решило, что подобный способ защиты бомбардировщиков на боевых маршрутах недостаточно эффективен и отказалось от него. Специальное оборудование, установленное на самолётах, демонтировали, а проблема так и осталась нерешённой до конца службы Ту-4 в ВВС.
Экипажи бомбардировщиков прекрасно понимали, что в случае войны почти все они погибнут в первом же боевом вылете. Мощная группировка американской истребительной авиации, развёрнутая к тому времени в Европе, была в состоянии уничтожить абсолютное большинство советских тяжёлых бомбардировщиков.
Однако огромная мощь ядерного оружия позволяла надеяться на то, что если к цели прорвутся даже единичные машины, ущерб от сброшенных ими ядерных бомб приведёт к катастрофическим последствиям для противника. Шансы на успех повышало массированное применение бомбардировщиков в составе полков и дивизий.
Генеральной репетицией будущей ядерной войны стали печально знаменитые Тоцкие учения 1954 года. Тогдашние руководители министерства обороны решили проверить возможности ведения боевых действий в условиях реального применения ядерного оружия на полигоне в Оренбургской области. Маршалам и генералам хотелось лично убедиться в эффективности нового оружия массового поражения, посмотреть, так ли страшен чёрт, как его малюют. В качестве подопытных кроликов должны были выступить солдаты и офицеры сухопутных войск, лётчики многочисленных авиационных частей.
Главная роль в учебной «ядерной войне» отводилась экипажу тяжёлого бомбардировщика Ту-4 226-го тяжёлого бомбардировочного авиационного полка, который должен был сбросить ядерную бомбу, взлетев с аэродрома в 680 км от полигона. Со стороны ВВС к учениям были привлечены 140-я бомбардировочная (Ил-28), штурмовая (МиГ-15бис), 119-я истребительная (86-й гвардейский, 157-й и 947-й истребительные авиаполки, истребители МиГ-17) авиационные дивизии и разведывательный полк (самолёты Ил-28 и МиГ-15бис).
Утром 14 сентября 1954 г. на наблюдательном пункте заблестели многочисленные звёзды на погонах высокого начальства: руководил учениями лично маршал Жуков, здесь же присутствовали многочисленные представители министерства обороны, министры обороны стран Восточной Европы (Организация Варшавского Договора была создана только через год). Получив доклады от командиров соединений, привлечённых к учениям, Жуков дал команду на подъём в воздух бомбардировщика с бомбой на борту.
В 6.30 утра бомбардировщик взлетел с базового аэродрома и лёг на боевой курс в сопровождении четырёх самолётов-разведчиков Ил-28 (они предназначались для разведки погоды и киносъёмки) и шести истребителей прикрытия МиГ-17. Его место на взлётной полосе немедленно занял резервный Ту-4, готовый в случае необходимости заменить основную машину. В 9.20 Жуков подписал протокол решения о нанесении ядерного удара и отдал команду сбросить бомбу.
В 9.33 на высоте 8000 метров бомба отделилась от самолёта-носителя и устремилась к земле. Через 45 секунд на высоте 350 метров от земли произошёл взрыв. Яркая вспышка была видна за десятки километров от эпицентра, а ударная волна настигла уходящий на максимальной скорости бомбардировщик и подбросила его на шестьдесят метров.