Хотя сам автор новейшей концепции разведывательной деятельности так и не принял участие в серьезной работе по ее воплощению в жизнь, его доклад был воспринят как руководство к действию. Первые тайные разведывательные полеты над СССР начались весной 1949 года на Дальнем Востоке с использованием тактической авиации, размещавшейся на территории оккупированной Японии. В период с 1953 по 1956 год был реализован проект запуска стратосферных воздушных шаров "WS-119L" ("Weapons System 119L", "Genetrix"), снабженных фотографическим оборудованием. В обосновании проекта участвовали и сотрудники "РЭНД". Однако он оказался непродуктивным: часть шаров была потеряна или сбита советской истребительной авиацией, вследствие чего шпионское оборудование попало в руки советских военных, что вызвало грандиозный международный скандал.
Большие надежды возлагались на высотный самолет-разведчик "U-2". И действительно — начав шпионские рейсы летом 1956 года, эти аппараты долго оставались неуязвимыми для систем ПВО СССР, засняв многие секретные объекты. Программа тайных полетов бесславно закончилась 1 мая 1960 года — когда под Свердловском был сбит "U-2" с летчиком Фрэнсисом Пауэрсом на борту. Пилот попал в плен, предстал перед советским судом и получил десять лет за шпионаж. Считается, что именно этот инцидент стоил республиканской администрации президентского кресла, — вместо Ричарда Никсона, которого Дуайт Эйзенхауэр видел своим преемником, страну возглавил демократ Джон Ф. Кеннеди, выступавший за разрядку в международных отношениях и развитие сотрудничества с Москвой, в том числе и в космической сфере.
Реальной альтернативой воздушной разведке могли быть только спутники-шпионы. Теоретической проработкой их облика специалисты "РЭНД" занимались с 1946 года, когда был выпущен самый первый научный отчет этой организации — "Предварительный проект экспериментального космического корабля для полетов вокруг Земли" ("Preliminary Design of an Experimental World-Circling Spaceship"). В нем рассматривались самые разные варианты искусственных спутников: устройства наведения и целеуказания, боевые с ракетными блоками, спутники связи, метеорологические, сигнализирующие о ракетном нападении и, главное, спутники-шпионы.
После выпуска этого отчета, который ныне считается классикой научно-технической аналитики, Джеймс Липп, руководитель Отдела ракетных проектов "РЭНД", продолжил исследования в указанной области. В период с 1947 по 1951 год было выпущено несколько промежуточных отчетов. Главным препятствием для развития спутниковой разведки называлось отсутствие совершенных фотоаппаратных средств. Аналитики "РЭНД" с удивлением писали, что в отличие от других технологий фотография практически не получила развития в ходе Второй мировой войны. Осознавая ограниченность возможностей, астроном Лайман Спитцер, консультировавший "РЭНД", предложил на начальном этапе использовать разведывательные спутники для наблюдения за вражескими флотилиями, поскольку по сравнению с наземными объектами они заметно выделяются на фоне поверхности.
Другой серьезной проблемой стало получение информации с разведывательного спутника. Телевизионные системы были столь же далеки от совершенства, поэтому в любом случае предполагалось использовать фотоаппараты. И тут напрашивались два варианта: полученные кадры можно проявлять прямо на орбите, считывая затем построчно телекамерой, а можно отснятую пленку сбросить в защищенном контейнере на землю и обработать в лаборатории. В 1950-е годы уже существовала технология, которая позволяла проявлять пленку непосредственно на борту спутника, — ее придумал Эдвин Лэнд, изобретатель камеры "Поляроид" ("Polaroid"), который считался еще и крупнейшим специалистом по фоторазведке. Его вариант совмещения фотоаппарата и телекамеры был реализован американскими и советскими конструкторами в начале 1960-х годов при изучении других планет: в частности, советский фототелевизионный комплекс "Енисей", установленный на станции "Луна-3", впервые в истории сфотографировал невидимую сторону Луны и по радиоканалу передал полученные изображения на Землю. Однако исторически сложилось так, что в разведке нашел применение второй вариант — передача отснятых фотоматериалов в спускаемой капсуле.
Шестнадцатого марта 1955 года, за четыре месяца до заявления президента Дуайта Эйзенхауэра о намерении США запустить научный искусственный спутник в течение Международного геофизического года, ВВС США при финансовой поддержке ЦРУ объявили конкурс предложений по созданию "Стратегической спутниковой системы" для получения детальных изображений земной поверхности. Анализ показал, что ключевые аспекты разработки спутника-шпиона во многом совпадают с этапами конструирования пилотируемых космических кораблей. По идее напрашивалась унификация — только вот кораблями занимались не ВВС, а гражданское агентство НАСА. В результате американские космические суда и разведывательные спутники в отличие от советских аналогов создавались разными подрядчиками и не имеют ничего общего друг с другом.