Хотя Сергей Королев и Михаил Тихонравов неустанно подчеркивали, что ракету "Р-7" можно использовать не только для доставки термоядерных зарядов на другой континент, но и для освоения космоса, никто из советского политического и военного руководства в то время не понимал, зачем нужны спутники и межпланетные корабли. Конструкторам пришлось приложить немало усилий, чтобы подготовить почву для соответствующего решения.
За теоретическим обоснованием возможности вывода на орбиту космических аппаратов Сергей Королев обратился к Михаилу Тихонравову в 1953 году, когда только начали разворачиваться работы над ракетой "Р-7". Тихонравов подготовил подробную докладную "Об искусственном спутнике Земли". Двадцать шестого мая 1954 года Королев послал ее к руководству; в сопроводительной записке главный конструктор сообщал, что "проводящаяся в настоящее время разработка нового изделия с конечной скоростью около 7000 м/с позволяет говорить о возможности создания в ближайшие годы искусственного спутника Земли. <…> Мне кажется, что в настоящий момент была бы своевременной и целесообразной организация научно-исследовательского отдела для проведения первых поисковых работ по спутнику и более детальной разработки комплекса вопросов, связанных с этой проблемой". Ответ был отрицательным, ведь от бюро Королева ждали прежде всего боевую ракету — научно-исследовательская тематика советские верхи волновала мало. Тогда конструктор подготовил новую записку, в которой напирал на политическое значение спутника, но и такой подход не произвел заметного впечатления.
Сергей Королев не отчаялся, ведь к тому времени он уже научился использовать административно-командную систему во благо прогресса. Тридцатого августа 1955 года на совещании у Василия Рябикова, который в то время занимал пост заместителя министра среднего машиностроения, собрались ведущие специалисты по ракетной технике, в том числе Сергей Королев, Михаил Тихонравов и Валентин Глушко. От академиков присутствовал Мстислав Келдыш. Королев выступил с кратким сообщением, в котором, в частности, заявил: "На днях состоялось заседание Совета главных конструкторов, на котором был подробно рассмотрен ход подготовки ракеты-носителя в варианте искусственного спутника. Я считаю необходимым создание в Академии наук СССР специального органа по разработке программы научных исследований с помощью серии искусственных спутников Земли, в том числе и биологических с животными на борту. Эта организация должна уделить самое серьезное внимание изготовлению научной аппаратуры и привлечь к этому мероприятию ведущих ученых Академии наук СССР".
Мстислав Келдыш поддержал начинания Королева, и с декабря 1955-го по март 1956 года провел ряд совещаний ученых разных специальностей, так или иначе заинтересованных в космических исследованиях. Такой серьезный подход к делу способствовал росту интереса к искусственным спутникам со стороны АН СССР, и правительство уже не могло просто отмахнуться от энтузиастов. Тридцатого января 1956 года было принято Постановление Совета Министров и ЦК КПСС, которым предусматривалось создание "Объекта Д" — неориентируемого искусственного спутника Земли весом от 1000 до 1400 кг. Под научную аппаратуру выделялось от 200 до 300 кг. Срок первого запуска с помощью разрабатываемой баллистической ракеты дальнего действия — лето 1957 года.
Заполучив долгожданное постановление, Королев немедленно приступил к реализации своих далеко идущих планов. В ОКБ-1 появился отдел, который должен был заниматься исключительно разработкой искусственных спутников Земли. Возглавил его, как и ожидалось, Михаил Тихонравов, перешедший в бюро на постоянную должность. По предложению Келдыша отдел работал сразу над несколькими вариантами "Объекта Д", один из которых предусматривал наличие контейнера с "биологическим грузом" — подопытной собакой. К июлю 1956 года эскизный проект "Объекта Д" был готов. Соответствующие подпроекты разрабатывались смежными организациями.
К моменту завершения эскиза определился список научных задач, решаемых спутником, что прямым образом повлияло на комплектацию содержащейся в нем аппаратуры. С помощью "Объекта Д" предусматривалось проведение научных исследований по измерению плотности и ионного состава атмосферы, корпускулярного излучения Солнца, магнитных полей, изучению космических лучей. Наряду с фундаментальными научными задачами планировалось получение данных, относящихся к созданию более совершенных ориентированных спутников.
В то же время на земле создавался комплекс средств, обеспечивающих получение информации, передаваемой со спутника, наблюдение за его орбитой, а также передачу необходимых команд на борт аппарата. Такой комплекс должен был включать до пятнадцати научно-измерительных пунктов, размещенных на территории СССР. При заданных сроках создания спутника для наблюдения за его полетом развернуть всю систему не получалось и приходилось рассчитывать только на средства наблюдения, предназначенные для ракеты "Р-7", ограничив время полезной работы спутника всего неделей и не надеясь на достаточную точность измерений его орбиты.