Pod koniec lat 50. XX wieku trzy największe mocarstwa atomowe – Stany Zjednoczone, Związek Radziecki i Wielka Brytania – ogłosiły dobrowolne moratorium na próby jądrowe. Deklaracja nie miała charakteru wiążącego traktatu, ale przez cały 1959 rok żadne z tych państw nie przeprowadziło ani jednego testu. Ciszę przerwała dopiero Francja, która w lutym 1960 roku dokonała pierwszej próby na Saharze.
Mimo to pozostałe mocarstwa nadal przestrzegały moratorium. Sytuacja zmieniła się, gdy na początku 1961 roku prezydentem Stanów Zjednoczonych został 43-letni John Fitzgerald Kennedy. Trzy miesiące po objęciu urzędu Ameryka przeżyła kompromitację związaną z nieudaną próbą obalenia rządu Fidela Castro na Kubie. Radziecki przywódca Nikita Chruszczow uznał młodego prezydenta za słabego i niedoświadczonego polityka.
Pierwsze spotkanie obu przywódców odbyło się w Wiedniu w czerwcu 1961 roku. Kennedy liczył na dialog i budowę gruntu pod przyszłe relacje, zamiast tego trafił na lawinę oskarżeń i żądań, zwłaszcza w sprawie podzielonego Berlina. Prezydent USA przyznał później, że nigdy nie czuł się tak upokorzony. Chruszczow utwierdził się natomiast w przekonaniu, że ma do czynienia ze słabym przywódcą, i postanowił to wykorzystać.
Po wiedeńskim fiasku Kennedy przekonał Kongres do przeznaczenia dodatkowych 3 miliardów dolarów na zbrojenia, zwiększenia liczby poborowych i rozbudowy obrony cywilnej. Do Berlina Zachodniego wysłano wiceprezydenta Lyndona Johnsona wraz z jednostką wojskową, a gotowość strategicznego dowództwa powietrznego podniesiono do 50 procent. W lipcu 1961 roku połowa bombowców była w stanie 15-minutowej gotowości do startu. Radzieckie wojsko odpowiedziało rozmieszczeniem pocisków przeciwlotniczych wzdłuż granicy z Niemcami Zachodnimi i manewrami jednostek rakiet taktycznych.
13 sierpnia 1961 roku władze NRD rozpoczęły budowę muru, który przeciął Berlin na dwie części. Eskalacja nabierała tempa, a Chruszczow zdecydował się na kolejny ryzykowny krok. Uznał, że najlepszym sposobem zastraszenia Amerykanów będzie pokaz siły – detonacja największej bomby, jaką kiedykolwiek zbudował człowiek. Sowieci pracowali nad bombą termojądrową, która w przeciwieństwie do klasycznej bomby atomowej wykorzystuje proces łączenia lekkich jąder wodoru i może osiągać wielokrotnie większą siłę rażenia.
Dotychczas najpotężniejszym testem tego typu była amerykańska eksplozja Castle Bravo z 1954 roku na atolu Bikini, która osiągnęła moc 15 megaton – około tysiąc razy większą niż bomba zrzucona na Hiroszimę. Skutki tamtej eksplozji były opłakane, ale Chruszczow chciał mieć w tej kwestii ostatnie słowo. Prace nad nową bombą rozpoczęły się w lipcu 1961 roku po spotkaniu Chruszczowa z naukowcami. Radziecki przywódca oznajmił im decyzję o wznowieniu doświadczeń z bronią jądrową jesienią tego roku, aby wzmocnić potencjał nuklearny ZSRR i pokazać imperialistom, na co stać Związek Radziecki.
Ostry sprzeciw wyraził fizyk Andriej Sacharow, apelując zarówno ustnie, jak i na piśmie. Argumentował, że wznowienie prób nie przyniesie żadnych konkretnych korzyści i zaszkodzi rozmowom o zakazie testów oraz rozbrojeniu. Chruszczow zareagował wściekłością i rzucił w stronę naukowca zarzuty, że ten nie rozumie polityki. Wspominał później Sacharow, że twarz przywódcy poczerwieniała, a głos przechodził w krzyk.
Chruszczow odpowiedział wprost, że polityką powinni zajmować się specjaliści, a naukowcy mają robić swoje bomby. Dodał, że politykę należy prowadzić z pozycji siły, bo przeciwnicy innego języka nie zrozumieją. Projekt rozpoczęto w ośrodku Arzamas-16, położonym około 370 kilometrów na wschód od Moskwy. Kierownikiem został fizyk Juli Chariton, a do prac zaangażowano między innymi Sacharowa.
Chruszczow zażądał, by eksplozja osiągnęła niewyobrażalną moc pełnych 100 megaton. Problemem okazało się jednak znalezienie samolotu zdolnego do przeniesienia tak ogromnego ładunku. Bomba z uchwytami i osłonami mierzyła około 8 metrów długości, miała około 2 metry średnicy i ważyła blisko 27 ton. Nie mieściła się w komorze bombowej żadnej maszyny, dlatego specjalnie zmodyfikowano bombowiec strategiczny Tu-95, oznaczony jako Tu-95W.
Prace nad przerobieniem samolotu zaczęły się już w 1959 roku. Ponieważ bomba nie mogła swobodnie spaść na cel, postanowiono zrzucić ją na gigantycznym spadochronie ważącym około 800 kilogramów. Dzięki temu opadanie zostało spowolnione, a bombowiec zyskał dodatkowe sekundy na ucieczkę. Prowadzono też testy z atrapą, podczas których pojawiały się komplikacje z instalacją paliwową i drzwiami komory bombowej.
Superbombę nazywano na wiele sposobów – między innymi Iwan oraz produkt numer 602. Najczęściej stosowaną nazwą stała się jednak po prostu car-bomba, nawiązująca do takich obiektów jak car dzwon czy car armata. Pierwotnie ładunek miał mieć moc 100 megaton, ale zrezygnowano z tego pomysłu z powodu zbyt dużego skażenia radioaktywnego. Dzięki zastąpieniu uranowego płaszcza ołowiem moc wybuchu zmniejszono o ponad połowę – ostatecznie wynosiła 50 megaton, czyli ponad 3000 razy więcej niż bomba zrzucona na Hiroszimę.
Po zakończeniu projektu bombę przetransportowano pociągiem na lotnisko na Półwyspie Kolskim. Próbę postanowiono przeprowadzić na jednym z największych radzieckich poligonów jądrowych na archipelagu Nowa Ziemia, leżącym na Morzu Arktycznym między Morzem Barentsa a Morzem Karskim. To rozległy obszar o powierzchni ponad 82 tysięcy kilometrów kwadratowych, tworzony przez dwie główne wyspy i setki mniejszych wysepek. Po utworzeniu poligonu w 1954 roku ludność cywilną wysiedlono, a archipelag zamieniono w ściśle strzeżoną strefę wojskową.
6 października 1961 roku przeprowadzono próbny zrzut atrapy, który zakończył się powodzeniem. Wcześniej Chruszczow podczas nieformalnej rozmowy z amerykańskim politykiem Johnem McCone uprzedził go o planowanej detonacji ładunku o sile 50 megaton. 17 października na Kremlu rozpoczął się 22. zjazd Komunistycznej Partii Związku Radzieckiego, podczas którego Chruszczow oznajmił delegatom, że niebawem odbędzie się próba o takiej właśnie mocy.
Sam zjazd oscylował wokół pozorów – sytuacja gospodarcza ZSRR była fatalna, a Chruszczow postrzegany jako nieudolny przywódca, ale wciąż słychać było wiele pochlebstw zamiast rzetelnej krytyki. 30 października 1961 roku około godziny 9:30 czasu moskiewskiego z lotniska Olenia wystartował specjalnie zmodyfikowany bombowiec Tu-95W niosący najpotężniejszą bombę w historii. Za sterami siedział major Andriej Durnowcew, a załodze towarzyszył drugi samolot obserwacyjny Tu-16 z pięcioosobową załogą, którego zadaniem było dokumentowanie eksperymentu i sfilmowanie eksplozji. O godzinie 11:32 czasu moskiewskiego nad zatoką Mitiuszicha na Nowej Ziemi, daleko za kołem podbiegunowym, nastąpił zrzut bomby.
Dzięki gigantycznemu spadochronowi opadanie trwało około 188 sekund. Bomba, zrzucona z wysokości około 10 500 metrów, została zdetonowana na wysokości 4 kilometrów nad ziemią. Jedną chwilę Arktykę rozświetlił najpotężniejszy wybuch, jakiego kiedykolwiek dokonał człowiek. Kula ognia niemal osiągnęła wysokość samolotu, który ją zrzucił.
Błysk był tak intensywny, że mimo zachmurzenia widziano go z odległości setek kilometrów. Ognista kula przekształciła się w charakterystyczny grzyb atomowy, który wzniósł się na wysokość około 64 kilometrów. Jeden z obserwatorów wspominał, że chmury pod samolotem i w oddali rozświetlił potężny błysk, a morze światła rozlało się pod włazem. Kula, potężna i arogancka jak Jowisz, pięła się powoli i bezszelestnie w górę, zdając się wciągać w siebie całą ziemię.
Eksplozja wprawiła atmosferę całej planety w drgania, które rozchodziły się przez dziesiątki tysięcy kilometrów. Wojskowe budynki w osadzie Sewiernyj, oddalonej o 50 kilometrów od punktu detonacji, zostały całkowicie zniszczone. Fala uderzeniowa zachowała niszczycielską siłę na niewiarygodnych odległościach. W odległości setek kilometrów uszkadzała drewniane domy, zrywała dachy i wyrywała okna oraz drzwi w murowanych budynkach.
Wybiła szyby w arktycznej osadzie Dikson, oddalonej o około 700 kilometrów od miejsca eksplozji, a uszkodzenia okien odnotowano również w północnej Norwegii i Finlandii. Czujniki rejestrowały falę uderzeniową nawet po trzecim okrążeniu Ziemi. Z kolei informacje o rzekomym wybiciu Ziemi z orbity to jeden z najczęściej powtarzanych mitów na temat tej eksplozji. Załodze obu samolotów nie udało się uciec przed falą uderzeniową.
Kilkadziesiąt sekund po detonacji dopadła ona maszyny. Bombowiec Tu-95W został gwałtownie poderwany i rzucony w dół, tracąc około 800 metrów wysokości, zanim piloci odzyskali nad nim kontrolę. Biała farba odbijająca promieniowanie cieplne częściowo odpadła, a impuls elektromagnetyczny spowodował krótkotrwałe zakłócenia łączności. Mimo uszkodzeń obie załogi bezpiecznie wróciły na lotnisko, a pilot Durnowcew został awansowany na podpułkownika i mianowany bohaterem Związku Radzieckiego.
Eksplozję z odległości około 1000 kilometrów obserwowali radziecki minister budowy maszyn Jefim Sławski oraz marszałek Cyryl Moskalenko. Wysłali oni do Chruszczowa telegram o treści: „Próba na Nowej Ziemi zakończyła się sukcesem. Zapewniono bezpieczeństwo personelu biorącego udział w teście oraz mieszkańców pobliskich terenów. Uczestnicy prób wykonali zadanie powierzone im przez naszą ojczyznę.
Wracamy na zjazd”. Według danych Narodowego Muzeum Nauki i Historii Jądrowej w Stanach Zjednoczonych car-bomba była około 10 razy potężniejsza niż cała broń konwencjonalna użyta podczas II wojny światowej. Stanowiła około 25 procent szacowanej energii wybuchu wulkanu Krakatau z 1883 roku oraz około 10 procent łącznej mocy wszystkich prób jądrowych przeprowadzonych na świecie do tego czasu. Dla porównania największa broń jądrowa w arsenale Stanów Zjednoczonych, bomba B41, miała teoretyczną moc 25 megaton.
Car-bomba nie zakończyła radzieckich prac nad bronią termojądrową. Już w 1962 roku Związek Radziecki przeprowadził kolejne próby bomb wywodzących się z tego samego programu, a jesienią tego roku na Nowej Ziemi wykonano całą serię eksplozji. W ciągu kolejnych dziesięcioleci przeprowadzono tu 135 prób nuklearnych – atmosferycznych, podziemnych i podwodnych. Archipelag do dziś pozostaje miejscem o ograniczonym dostępie, a na dnie okolicznych mórz spoczywają zatopione reaktory i inne radioaktywne odpady po radzieckim programie atomowym.
Reakcja w Stanach Zjednoczonych wskazywała na niepokój, ale paniki nie było. Amerykanie uznali car-bombę za spektakularny pokaz radzieckiej potęgi, ale wojskowi szybko doszli do wniosku, że znacznie większym zagrożeniem są rakiety międzykontynentalne niż pojedyncza próba o rekordowej mocy, którą trudno przetransportować. Car-bomba była kulminacją ery gigantycznych bomb, ale jednocześnie jej końcem. Wyścig zbrojeń jednak nie zwolnił – zaledwie rok po detonacji napięcie między mocarstwami doprowadziło do słynnego kryzysu kubańskiego.
Car-bomba do dziś pozostaje najsilniejszym ładunkiem, jaki kiedykolwiek zdetonował człowiek.