Đến giữa những năm 1950, vũ khí hạt nhân đã phát triển mạnh mẽ, nhưng các phương tiện mang vũ khí hạt nhân thì không có nhiều. Công nghệ tên lửa vẫn còn sơ khai, và việc vận chuyển vũ khí hạt nhân bằng đường hàng không là một phương án cực kỳ rủi ro (máy bay có thể bị bắn hạ, và ngay cả khi bay đến mục tiêu, chiếc máy bay có thể rơi vào vùng hủy diệt của chính quả bom hạt nhân mà nó mang theo). Tuy nhiên, các hệ thống pháo lớn đã được xem xét như là một phương pháp vận chuyển hoàn toàn chấp nhận được, đặc biệt là đối với đầu đạn hạt nhân chiến thuật. Theo quan điểm thời đó, hệ thống pháo hạt nhân phải cực kỳ mạnh mẽ, với cỡ nòng rất lớn, để đảm bảo vận chuyển "đạn dược đặc biệt" đi xa hàng chục km.
Oka và Kondensator
Tháng 5 năm 1953, Hoa Kỳ đã bắn thành công đầu đạn hạt nhân 15 kiloton từ pháo hạt nhân 280mm (M65) tại bãi thử Nevada.
Để đáp trả, giới lãnh đạo quân sự và chính trị Liên Xô đã giao nhiệm vụ cho các nhà thiết kế phát triển "pháo binh hạt nhân". Năm 1955, các chuyên gia Liên Xô đã bắt đầu phát triển đồng thời hai hệ thống.
Hệ thống đầu tiên: súng cối 2B1 Oka cỡ 420mm (hoặc S-54), trọng lượng chiến đấu 55 tấn, có khả năng phóng quả đạn hạt nhân 650kg đi xa 25 km, và quả đạn phản lực chủ động đi xa tới 50 km.
Hệ thống thứ hai: pháo tự hành 406mm 2A3 Kondensator -2P, trọng lượng chiến đấu 64 tấn, trang bị pháo nòng xoắn 406mm SM-54, tầm bắn 25,6 km với đầu đạn nổ mạnh xuyên bê tông hoặc đầu đạn hạt nhân nặng 570 kg.
Các bộ phận pháo binh của cả hai hệ thống đều được sản xuất tại thị trấn Kolomna, gần Matxcơva. Khung gầm của cả hai hệ thống đã được phát triển tại Nhà máy Kirov ở Leningrad (nay là St. Petersburg), dựa trên khung gầm của xe tăng hạng nặng T-10M. Cả hai hệ thống đều có khẩu đội bảy người. Một số xe thuộc cả hai loại đã được sản xuất và thậm chí được trưng bày tại cuộc duyệt binh ở Matxcơva vào ngày 7 tháng 11 năm 1957, gây sốc cho các tùy viên quân sự phương Tây. Tuy nhiên, các cuộc thử nghiệm tại bãi thử cho thấy rằng, mặc dù hỏa lực của cả hai hệ thống đáp ứng được yêu cầu, nhưng độ tin cậy thì không. Lực giật từ các phát bắn mạnh đến mức phá hủy khung gầm. Năm 1960, công việc trên cả hai dự án đã bị dừng lại và hai hệ thống này không được đưa vào phục vụ. Tuy nhiên, ý tưởng về một "siêu pháohạt nhân" vẫn không bị lãng quên.
Khẩu pháo không giật D-80
Năm 1963, các kỹ sư tại Nhà máy số 9 ở Sverdlovsk (nay là Yekaterinburg) đã đề xuất một ý tưởng: pháo tự hành D-80 535 mm, chiều dài nòng - 8m (L/15), để bắn đạn phản lực. Bản thân đạn có thể dài tới 4 mét và nặng 905 kg, trong đó 420-450 kg là đầu đạn nổ mạnh hoặc đầu đạn chùm, hoặc đầu đạn hạt nhân có sức công phá từ 1 đến 5 kiloton. Mục tiêu là phá hủy các sân bay, kho chứa, và thậm chí cả các thành phố của đối phương từ khoảng cách 60-65 km.
Khẩu pháo khổng lồ có thể được lắp trên ba khung gầm khác nhau: xe tải ZiL-135L 8x8 với rơ moóc đặc biệt (một biến thể của D-80 với cơ chế nạp đạn từ phía trước và một tấm đế nòng súng, giống như súng cối); xe bánh xích MT-T (một biến thể của D-80S, nạp đạn từ phía sau); xe bánh xích MT-LB (một biến thể của D-80-2: súng không giật hạng nhẹ, nạp đạn từ phía sau).
Tuy nhiên, khó khăn đã nảy sinh ngay từ giai đoạn thiết kế. Các nhà phát triển đã đi đến kết luận rằng năng lượng của phát bắn từ khẩu pháo tự hành này sẽ rất lớn, với áp suất trong nòng súng đạt tới 3.000 atmosphere, và năng lượng giật lùi sẽ dễ dàng phá hủy khung gầm. Các kỹ sư Sverdlovsk đã phát triển một bộ phận hãm giật đầu nòng độc đáo với thiết kế "tổ ong" khác thường, giúp hấp thụ từ 58% đến 70% năng lượng giật lùi. Nhưng đây không phải là vấn đề duy nhất: khi bắn, một vùng áp suất nguy hiểm sẽ hình thành xung quanh khẩu pháo, và sóng xung kích từ khí đẩy của chính nó có thể gây chấn động mạnh khiến kíp lái bị thương nặng.
Do đó, pháo tự hành D-80 chỉ còn tồn tại trong các tính toán và bản vẽ; không một nguyên mẫu nào đã được chế tạo. Cuối những năm 1960, dự án đã bị hủy bỏ. Đến thời gian đó Liên Xô đã phát triển các hệ thống tên lửa chiến thuật tầm xa khá đáng tin cậy: hệ thống tên lửa 9K52 Luna-M, được NATO gọi là FROG-7 (Free Rocket Over the Ground), và sau đó là tổ hợp tên lửa đạn đạo chiến thuật Tochka, mã định danh GRAU là 9K79; tên định danh NATO là SS-21.
Tuy nhiên, sau thất bại của dự án D-80, Liên Xô không quên "pháo hạt nhân". Việc phát triển các hệ thống này đã dẫn đến sự ra đời của súng cối tự hành 2S4 Tyulpan cỡ nòng 240mm và pháo tự hành 2S7 Pion cỡ nòng 203mm, cả hai đều được đưa vào phục vụ trong quân đội Liên Xô vào những năm 1970. Sau khi hiện đại hóa, pháo Pion có ký hiệu mới là 2S7M và tên gọi là Malka và đang được sử dụng tích cực trong chiến dịch quân sự đặc biệt.