Во время руководства институтом проявились незаурядные организаторские способности Алексея Ивановича. Прибыв в НИИ-4, он грамотно организовал прием, подбор и расстановку научных кадров. В короткие сроки были сформированы научные и обслуживающие подразделения, организована финансово-хозяйственная деятельность института. Период становления НИИ-4 был сокращен до полутора — двух лет благодаря энергичным действиям Нестеренко и его заместителей и помощи со стороны руководства Министерства вооруженных сил.
В конце 1940-х — начале 1950-х годов, как и в последующие периоды, достижения института в выполнении научно-исследовательских работ были связаны с именами многих выдающихся ученых, работавших в НИИ-4. Кроме заместителей Нестеренко Якова Борисовича Шора и Георгия Александровича Тюлина, можно назвать Михаила Клавдиевича Тихонравова, Николая Гавриловича Чернышева, Павла Ефимовича Эльясберга, Георгия Степановича Нариманова и др.
В подборе кадров для института была немалая заслуга Нестеренко. Так, Алексей Иванович узнал, что в НИИ-1 Министерства авиационной промышленности работает группа М. К. Тихонравова, которая занимается созданием ракет дальнего действия и использованием их для полета человека в космос. Он пригласил к себе Тихонравова и после беседы предложил всей группе перейти в НИИ-4, при условии, что она будет работать по профилю института. Одновременно договорились, что Нестеренко не будет препятствовать работе группы сверх плана над своей темой.
С 1947 года под руководством Михаила Клавдиевича Тихонравова проводились исследования возможных путей развития компоновочных схем ракет большой дальности. В 1947–1951 годах Тихонравов сформировал коллектив сотрудников-энтузиастов исследований по созданию межконтинентальных ракет и освоению космического пространства. Сначала в него входили Игорь Марианович Яцунский и Глеб Юрьевич Максимов. В 1950 году к работе в группе были привлечены также Лидия Николаевна Солдатова, Анатолий Викторович Брыков, Григорий Макарович Москаленко, Игорь Константинович Бажинов, Олег Викторович Гурко. С группой Тихонравова взаимодействовали такие ученые, как Владимир Николаевич Галковский и Ян Иванович Колтунов. В 1951–1957 годах в НИИ-4 работал будущий космонавт Константин Петрович Феоктистов.
Эти специалисты впервые в стране нашли принципиальные решения всех основных вопросов, связанных с созданием межконтинентальной ракеты, ракеты-носителя и искусственного спутника Земли. С полным основанием можно считать, что результаты выполненных в НИИ-4 в конце 1940-х — начале 1950-х годов исследований явились теоретическим фундаментом для дальнейших работ по освоению космического пространства.
