Для создания института Нестеренко получил в Болшево под Москвой городок инженерных войск и приступил к организации института. В этом же городке он предоставил возможность генералу В. И. Вознюку начать формировать Государственный центральный полигон Капустин Яр. Здесь были организованы и укомплектованы основные службы ГЦП, после чего Вознюк с этими подразделениями переехал в Капустин Яр, где продолжил работу по созданию полигона.

Алексей Иванович вникал во все научные, технические, хозяйственные и бытовые вопросы института. После доклада президенту Академии артиллерийских наук генерал-лейтенанту Благонравову о сформировании научных и вспомогательных подразделений Нестеренко получил от него указания: создать в НИИ-4 ученый совет, разработать и строго выполнять план научно-исследовательских работ, организовать тесное взаимодействие института со всеми НИИ, КБ и полигоном Капустин Яр. Нестеренко посещает ОКБ-1, знакомится с С. П. Королевым и со всеми КБ, занимающимися ракетами и оборудованием для их испытаний. Уже на стадии разработки он подключает свои научные подразделения к работам по их профилю. Тесное взаимодействие с разработчиками обеспечивало ускорение выполнения научно-исследовательских работ и их практическую ценность. Исследуя вновь создаваемые боевые ракетные комплексы, институт завоевывает авторитет и начинает диктовать промышленности тактико-технические требования к ракетным комплексам и всем их системам.

Нестеренко узнал, что в НИИ-1 МАП существует группа М. К. Тихонравова, которая работает над созданием ракет дальнего действия и использованием их для полета человека в космос. По рекомендации министра авиационной промышленности Шахурина он связался с Тихонравовым, пригласил его в НИИ-4 для беседы и после рассказа Тихонравова о работах группы предложил всей группе перейти в НИИ-4, при условии, что она будет работать по профилю института, так как Президиум Академии артиллерийских наук не утвердит для НИИ-4 космическую тему.