С ноября 1973 года на николаевском опытном радаре обнаруживали практически все пуски с ближних и дальних советских ракетных баз. Из 10 стартов гарантированно обнаруживалось и проводилось 9. Каждое не обнаружение научно объяснялось и доказывалось, почему это случилось. Весьма влиятельный в государстве министр Минрадиопрома лично контролировал работу. Начальник главного заказывающего управления генерал-полковник Георгий Филиппович Байдуков часто дневал и ночевал на объекте. Тогда на волне успешных испытательных обнаружений было принято решение о дополнительной доработке николаевского радара.
На доработку ушли 1974-75 годы. По-новому были сконфигурированы и упрощены антенные полотна, вычислительные средства, улучшены системы отображения информации, управления, передатчики и приёмники.
В тот период главный конструктор Франц Александрович Кузьминский уже думал о расширении возможностей загоризонтной локации. Он поставил задачу параллельно, наряду с совершенствованием процедур обнаружения стартов баллистических ракет начать исследования по загоризонтному обнаружению самолетов. Был создан специальный отдел, который занялся решением этой проблемы. Локатору придавались совершенно иные качества. Ведь у самолетов гораздо меньшая эффективная отражающая поверхность, чем у баллистических целей с их огромным плазменным следом, меньшие скорости полета. Если бы были созданы такие локаторы, то помимо оборонных задач, они могли принести большую пользу в системах управления воздушным движением.
К лету 1975 года николаевская опытная ЗГРЛС была модернизирована для более эффективного обнаружения пусков баллистических ракет. Параллельно с этим была проведена модернизация аппаратуры для обнаружения самолетов. Вначале обнаруживали стратегические бомбардировщики Ту-16, М-95. Потом тактические истребители МиГ-23, МиГ-25.
В 1975 году Валентин Стрелкин, Аркадий Сахаров, Юрий Кузьмичев, Александр Мищенко и другие специалисты провели экспериментальную работу по обнаружению, проведению и выдаче объективной информации по двум стратегическим бомбардировщикам Ту-16, которые летели на высотах 10 километров и 500 метров на максимальном удалении от ЗГРЛС. Радар в автоматическом режиме выдал информацию по траектории полета до места разворота на расстоянии 1400 километров. Тогда же была поставлена задача идентификации самолетов еще в момент взлета с аэродромов.
После модернизации состоялась проверка всей опытной ЗГРЛС. К этому времени уже выросла над землей первая боевая ЗГРЛС под Чернобылем. Вскоре предстоял монтаж сложнейшего и дорогостоящего аппаратурного комплекса. Но если опытная николаевская ЗГРЛС успешно прошла все испытания, то неизвестно было, как поведет себя боевая чернобыльская станция. Ведь разница между двумя объектами была где-то в 10 лет. Это предельный срок для аппаратуры одного поколения. Поэтому 4-е ГУМО категорически поставило вопрос о том, что надо проверить работоспособность аппаратурных узлов и технических решений, заложенных в боевой чернобыльский объект, на опытной николаевской станции. Так началась вторая модернизация николаевского радара, где тогда размещался основной счетно-решающий комплекс ЗГРЛС. Было принято решение переделать радар. В итоге, за довольно небольшой промежуток времени были созданы новые вычислительные средства, приемные устройства, аппаратура обработки сигналов, возбудители для передатчиков. С ноября 1976 по апрель 1977 года была проведена гигантская работа. А потом опять пошли испытания. Был успешно обнаружен старт баллистической ракеты с одного из самых отдаленных советских полигонов. Далее последовала ещё серия успешных обнаружений. Были очень убедительные обнаружения, но были и провалы. Обстановка в НИО-3 складывалась все более драматическая. Все понимали, что главный конструктор взялся за решение очень сложной научно-технической проблемы при явно недостаточном исследовании природного явления, которое непосредственно воздействовало на процессы. Например, луч радиолокатора при работе на больших расстояниях под воздействием ионосферы вдруг неожиданно менял свое направление. Гигантский локатор работал вхолостую и не обнаруживал цель. Срочно были проведены исследования. В итоге научились на опытном объекте вводить в передатчики станции соответствующие упреждения.
Наконец в НИО-3, николаевском филиале, у главного конструктора созрели все методологические, научные и технические решения по автоматическому обнаружению запуска группы баллистических ракет и определению траектории полета каждой из них. Такая задача была сформулирована 4-м ГУМО в мае 1976 года. Для проведения столь масштабной работы заблаговременно, ещё в 1974-75 годах на ближнем и дальнем советских полигонах развернулись стрельбовые комплексы геофизических ракет. Это обычные геофизические ракеты, у которых в головной части монтировалась телеметрическая аппаратура. С их помощью исследовался полный срез ионосферы по физическим параметрам до высоты 260 километров. Обычно ракеты запускались Институтом прикладной геофизики, который работал по мировой программе изучения ионосферы. Вместе с 4 ГУМО такие стрельбовые комплексы НИИДАР развернул на Балхаше, под Читой, Иркутском, в бухте Ольга на Дальнем Востоке. Одновременно готовятся Ракетные войска стратегического назначения (РВСН) к пускам 5-ти боевых ракет. На огромном пространстве Советского Союза проводится глобальный эксперимент по загоризонтному лоцированию. К нему приковано внимание руководителей государства.
На эксперимент тратятся огромные средства. Назначается время старта. Команды локаторщиков в готовности в Николаеве, Чите, под Иркутском, в бухте Ольга, под Комсомольском-на-Амуре, где в тот период возводилась вторая боевая ЗГРЛС и уже были размещены соответствующие средства контроля. Вся эта огромная система должна была работать, как единый механизм. Все действия должны были быть увязаны в пространстве и во времени с точностью до секунды.
И вот настало время начала глобального эксперимента. Первой стартовала одиночная малая ракета. Опытный радар ее обнаружил. Только после этого Кузьминский решается на старт группы малых и больших ракет. Четыре ракеты должны были стартовать плотной группой. А одна отдельно на расстоянии 200 километров для того, чтобы одновременно вести траектории их полета. Все шло нормально. Точно откалиброванные хронометры по всем точкам на огромном пространстве отсчитывали минуты до пусков. И тут, когда до старта оставалось 10 секунд, на опытной ЗГРЛС выходит из строя одна из систем. Мгновенно Кузьминский отказывается от старта. А ведь в ракеты уже было залито горючее, включены бортовые аккумуляторы. На ракетах начались необратимые процессы. В Николаеве на командном пункте буквально произошел взрыв страстей. Были страшно возмущены все члены государственной комиссии. Некоторые весьма влиятельные генералы пытались доказывать, что неисправность незначительная и лоцирование пусть и не такое качественное, но все же произойдет. Однако Кузьминский умел крепко держать любые удары и отстаивать собственное мнение главного конструктора. Он был весьма авторитетен. Постепенно эмоции улеглись. Неисправность довольно быстро была обнаружена и устранена. Контроль функционирования всех систем показал, что николаевский опытный радар боеготов. Однако приказ об отказе от стартов ракет был уже отдан. Поэтому было назначено новое время испытаний — ноябрь 1977 года.
Начались суточные прогоны всего аппаратурного комплекса опытной ЗГРЛС. Все системы станции точно настраивали, до автоматизма доводили работу расчета. Для каждого рабочего места были разработаны строгие боевые наставления. К этому времени до 9 минут было доведено время приведения огромной ЗГРЛС в боевое состояние с оптимальным выбором всех режимов функционирования.
В октябре 1977 года опытный радар был проверен по обнаружению целей, запущенных с ближнего полигона. Только после этого принимается решение на обнаружение старта группы ракет на максимальной дальности. И вот в начале ноября в период подготовки к этим ответственным и, в конечном счете, определяющим для боевой загоризонтной системы испытаниям у Франца Александровича произошел обширный инфаркт. Он был госпитализирован в реанимационное отделение больницы в Николаеве, а спустя несколько недель перевезен в Москву. Коллектив без своего главного конструктора продолжал готовить радар к испытаниям. Государственной комиссией руководил маршал Зимин. Военную науку представлял генерал-майор Шаракшанэ. Организацию работ по проведению испытаний от НИИДАР возглавили Шустов и Стрелкин.