Vào tháng 3 năm 1, nhóm của Kusaba đã phát triển một loại khinh khí cầu dài 6,1 m (20 ft) và có khả năng leo đến độ cao 7.600 mét (24.900 ft) trong tối đa 30 giờ.[9] Những quả bóng này được làm từ bốn đến năm lớp giấy Hòa Thị (washi) mỏng, một loại giấy bền có nguồn gốc từ dướng (kōzo), được dán lại với nhau bằng bột nưa trồng (konnyaku). Quân đội Nhật đã huy động hàng ngàn nữ sinh sơ trung, cao trung trên khắp đất nước vào làm nhiệm vụ ép và dán các tấm vải lại với nhau. Đợt lắp ráp cuối cùng và quá trình kiểm tra bơm phồng khinh khí cầu được tiến hành tại các khu nhà rộng rãi như hội trường sumo, nhà hát và sân khấu âm thanh ở Tokyo.[10] Nhóm của Kusaba ban đầu đề xuất rằng những quả bom nên được thả từ tàu ngầm vào ban đêm, từ địa điểm cách bờ biển Hoa Kỳ khoảng 600 dặm (970 km) để các khí cầu có thể bay tới các mục tiêu trong khoảng 10 giờ. Mỗi quả bom được gắn một bộ hẹn giờ để có thể tự động thả quả bom cháy nặng 5 kg (11 lb) vào cuối chặng bay.[11] Hai tàu ngầm I-34 và I-35 đã được huy động để thả 200 quả bom khinh khí cầu vào Hoa Kỳ trong tháng 8 năm 1943, nhưng các nhiệm vụ này sau đã bị hoãn lại do nhu cầu sử dụng tàu ngầm để vận chuyển vũ khí và lương thực ở khu vực Nam Thái Bình Dương.[9]

Các kỹ sư Nhật tiếp tục nghiên cứu tính khả thi của việc phóng khinh khí cầu từ đất liền Nhật Bản về Hoa Kỳ qua một khoảng cách ít nhất là 9.700 km (6.000 mi).[10] Họ đã tìm cách tận dụng các luồng gió thổi nhanh theo mùa từ tây sang đông, ngày nay được gọi là dòng tia, để giúp đẩy những quả khinh khí cầu từ Nhật Bản ở độ cao lớn. Các luồng hải lưu đã được nhà khoa học Nhật Bản Ōishi Wasaburō nghiên cứu vào những năm 1920; vào cuối năm 1943, Lục quân Đế quốc đã tham khảo ý kiến của nhà nghiên cứu Arakawa Hidetoshi công tác tại Trạm quan trắc Khí tượng Trung ương, người đã sử dụng dữ liệu của Ōishi để ngoại suy các luồng khí trên Thái Bình Dương. Arakawa ước tính rằng một nếu thả quả bom khinh khí cầu vào mùa đông và duy trì ở độ cao 9.100–10.700 m (29.900–35.100 ft) thì chúng sẽ bay đến được lục địa Bắc Mỹ trong vòng 30-100 giờ. Nghiên cứu của Arakawa còn phát hiện ra rằng những cơn gió mạnh nhất xuất hiện từ khoảng tháng 11 tới tháng 3 có thể đạt tốc độ tới gần 200 mph (320 km/h).[12]

• Giá treo của Fu-Go, bao gồm ắc quy, cầu chì, chấn lưu, mạch điện, hệ thống dằn và bom
• Giá treo nhìn từ bên trên, với hệ thống áp kế đã bị tháo bỏ
• Bộ điều chỉnh độ cao, bao gồm một áp kế trung tâm (chính) và ba áp kế dự phòng
• Giá treo nhìn từ bên dưới, bao gồm hệ thống dây và bộ ngòi nổ tự hủy của Fu-Go
• Quy trình cắt bao cát khỏi "bánh xe" của Fu-Go

Việc thay đổi mức áp suất trong một quả bóng có thể tích cố định đã tạo ra những thách thức kỹ thuật với kỹ sư Nhật Bản. Vào ban ngày, sức nóng của Mặt Trời sẽ làm tăng áp suất, khiến những quả khinh khí cầu bay lên cao hơn các luồng không khí hoặc vỡ tung. Do đó, một van giảm áp đã được lắp thêm vào hệ thống động cơ để cho phép khí thoát ra bên ngoài khi áp suất bên trong lớp vỏ tăng quá mức cho phép. Vào ban đêm, nhiệt độ thấp sẽ khiến các quả khinh khí cầu không thể bay lên được khu vực có các luồng gió mạnh. Để giải quyết vấn đề trên, các kỹ sư đã phát triển một hệ thống dằn phức tạp với 32 bao cát gắn xung quanh một cái bánh xe bằng nhôm đúc, mỗi bao cát được gắn vào một lỗ chứa thuốc súng ở trên bánh xe, và liên kết với một bộ ba áp kế dự phòng được hiệu chỉnh ở độ cao khoảng 7.600–8.200 m (24.900–26.900 ft). Khi khinh khí cầu hạ độ cao xuống dưới 9.000 m, áp kế sẽ giúp kích nổ các lỗ chứa thuốc súng để cắt các bao cát khỏi bánh xe. Thêm một máy đo độ cao riêng biệt đã được hiệu chỉnh ở độ cao 4.000–6.100 m (13.100–20.000 ft) để kiểm soát việc thả bom sau đó. Một hệ thống tự hủy cũng được gắn vào khinh khí cầu, một ngòi nổi ba phút sẽ được kích hoạt khi quả bom cuối cùng được thả khỏi giá treo, nhằm đốt cháy một khối đựng axit picric và phá hủy giá treo, nối tiếp bởi một ngòi nổ kéo dài 82-84 phút nhằm đốt cháy toàn bộ quả khinh khí cầu và khí hydro bên trong đó.[13]

Cuối năm 1942, Bộ Tổng tư lệnh Đế quốc đã chỉ đạo Hải quân Đế quốc nghiên cứu và phát triển chương trình bom khinh khí cầu của riêng họ, song song với dự án của Lục quân. Thiếu tá Tanaka Kiyoshi và nhóm nghiên cứu của ông đã thiết kế được một loại bom khinh khí cầu bằng lụa cao su dài 9,1 m (30 ft), được đặt tên là Kiểu B (Type B). Lụa sẽ giúp tạo ra một lớp vỏ mềm dẻo hơn và có thể thích nghi được với sự thay đổi về áp suất. Mẫu thiết kế bắt đầu được thử nghiệm vào tháng 8 năm 1944, nhưng quả khinh khí cầu đã nổ tung khi lên được độ nhất định, và nguyên nhân vụ nổ xuất phát từ các đường khâu nối cao su bị lỗi. Chương trình này sau đó được hợp nhất với bên Lục quân, một phần do nguồn cung cao su ngày càng bị cắt giảm vào giai đoạn cuối của cuộc chiến.[14] Khinh khí cầu Kiểu B sau được áp dụng hệ thống dằn của Kiểu A và trong buổi thử nghiệm ngày 2 tháng 11 năm 1944, một quả khinh khí cầu không mang bom đã bay thành công đến đất Mỹ. Đây là quả khi cầu đầu tiên bay được đến lục địa Bắc Mỹ, và nó được tìm thấy ở ngoài khơi San Pedro, California, vào ngày 4 tháng 11.[15]

Thông số kỹ thuật cuối cùng của mẫu khinh khí cầu Lục quân - được đặt tên là Kiểu A (Type A), có đường kính 10 m (33 ft), thể tích khí đạt 540 m3 (19.000 ft khối) và có sức nâng lên đến 140 kg (310 lb) ở độ cao yêu cầu. Loại vũ khí và bom được trang bị cho những quả khinh khí cầu này thường là:

• Bốn quả bom gây cháy nhiệt nhôm có trọng lượng 5 kilôgam (11 lb), được gắn vào một ống thép dài 41 cm (16 in), đường kính dài 10 cm (3,9 in) và được lắp đặt ngòi nổ va chạm cơ học.[16]
• Một quả bom nổ mạnh chống người Type 92 có trọng lượng 15 kg (33 lb), kèm theo một khối axit picric hoặc trinitrotoluen được các dây chứa mảnh văng bọc xung quanh.[16]
• Một quả bom cháy Type 97 có trọng lượng 12 kg (26 lb), kèm theo ba thùng magnesi nhiệt nhôm.[16]