Королёв подключил к решению новой необычной задачи Научно-исследовательский институт авиационной медицины. Исследования возглавил Владимир Иванович Яздовский. Он изучил американский опыт и решил отказаться от использования обезьян в пользу собак, объясняя свой выбор тем, что собаки легко обучаемы, послушны, а их физиология хорошо исследована.
Животных для полётов отбирали из числа дворняг, которых отлавливали на московских улицах. Вес собак не должен был превышать 7 килограммов; оптимальный возраст — от двух до шести лет; шерсть короткая и белая.
Собак помещали в виварий, где за ними наблюдали специалисты, фиксирующие их поведение во время еды, на прогулке и в клетке, а также в отношениях с себе подобными и людьми. Эти сведения помогали предсказать реакции дворняг во время экспериментов. Для тренировок в институт привезли стальную кабину — отсек отделяемой головной части ракеты Р-1, переделанный под проведение медико-биологических экспериментов. Собак каждый день помещали внутрь, чтобы они привыкли к необычному окружению. Затем их отвозили на стенд, где проводились огневые проверки ракетных двигателей, и тем самым приучали не бояться оглушающего рёва и вибрации.
Запуски с животными начались на полигоне Капустин Яр летом 1951 года. В первый полёт, состоявшийся 22 июля, отправились самые опытные члены отряда ракетных дворняг — псы Дезик и Цыган. Они поднялись на высоту 101 километра и через пятнадцать минут благополучно вернулись на землю. После освобождения из кабины собаки выглядели жизнерадостными и ласкались к ракетчикам. Тщательное обследование подтвердило: животные нормально перенесли полёт, никаких сдвигов в их физиологическом состоянии не наблюдалось. Только Цыган немного пострадал: во время приземления от удара погнулся край лотка и слегка повредил ему кожу на брюхе.
Второй запуск, 29 июля, должен был подтвердить результаты первого и ответить на вопрос, есть ли долгосрочные последствия реакции организма на стресс. Пару Дезику составила собака по кличке Лиса. К сожалению, полёт закончился гибелью животных — из-за сбоя парашют не раскрылся, и кабина от удара о землю разрушилась. Цыгана было решено больше в космос не отправлять, и до самой смерти он жил на даче у академика Анатолия Аркадьевича Благонравова.
15 августа на космическую высоту отправились Мишка и Чижик. Через четыре дня — Смелый и Рыжик. В пятый полёт 28 августа снова подготовили Мишку и Чижика. Старт и приземление прошли как обычно, но, вскрыв люк, учёные обнаружили, что собаки мертвы. Расследование показало, что причиной их гибели стала разгерметизация кабины.
Шестой пуск, завершающий серию, состоялся 3 сентября. К полёту подготовили псов Непутевого и Рожка. Однако случился казус: перед выездом на полигон вдруг выяснилось, что Рожок исчез. Времени на поиски не было, и кто-то предложил взять неподготовленную дворнягу, подходящую по весу и масти. Так и сделали: вымыли, подстригли и обрядили в костюм пойманную около столовой собаку. Успели даже придумать ей кличку ЗИБ — Запасной исчезнувшего Бобика (в документах она расшифровывается более солидно — Запасной исследователь без подготовки). В суматохе не разобрались, что ЗИБ ещё щенок, однако новоиспечённый «космонавт» отлично перенёс путешествие, чем доказал, что полёт на ракете способно выдержать любое здоровое существо.