18 марта 1965 г. с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз» с космическим кораблем «Восход-2». Его экипаж состоял из двух человек: командира корабля Павла Беляева и второго пилота Алексея Леонова. Весь полет продолжался немногим более суток, но это был исторический полет. Во время него Алексей Леонов совершил первый в истории выход человека в открытый космос.
Для выхода в открытый космос готовились двое: С.Н. Анохин, летчик-испытатель, Герой Советского Союза, и А.А. Леонов, летчик-космонавт. Позднее выяснилось, что на эксперимент по выходу в открытый космос было решено отправить именно Леонова, а не Анохина, тогда уже пожилого человека, хотя тот успешно сдал экзамены и выполнил все задания.
Подготовительные тренировки кандидатов проводились в цехе, которым руководил В.И. Зудинов. С.П. Королев строго контролировал ход подготовки. Однажды Сергей Павлович вызвал к себе начальника цеха и, посожалев, что не предусмотрели для экспериментов барокамеры, дал задание поехать на Чкаловскую, где есть барокамера. В ней можно было создать разрежение, соответствующее высоте 80 км. Именно в ней следовало произвести проверку скафандра и самочувствия человека в этих условиях.
Зудинов поехал на Чкаловскую в лабораторию и договорился с ее начальником Героем Советского Союза Тимофеевым об эксперименте, предупредив, что приборы жизнеобеспечения будут привезены свои. Наутро В.И. Зудинов и К.Т. Горбатенко выехали в лабораторию для подготовки эксперимента. В течение дня все смонтировали и проверили. Эксперимент наметили на завтра.
В 9 часов прибыл Королев с Алексеем Леоновым. Уточнив, все ли готово, Королев дал указание надеть скафандр и произвести подключения. Подачу же воздуха к шлему подключил сам Леонов уже в барокамере.
С космонавтом было условлено: информацию о самочувствии давать жестом большого пальца. Начались испытания. Разрежение довели до уровня, соответствующего высоте 40 км. Запросили о самочувствии. Космонавт показал большой палец, а датчик в это время указал на повышение влажности и учащение пульса. Королев приказал прекратить эксперимент.
Когда открыли барокамеру, Алексей Леонов вышел, стали снимать шлем и обнаружили, что трубопровод развернут и сечение уменьшено, что затрудняло подачу воздуха.
Возмущенный Сергей Павлович тихим голосом спросил космонавта: «Почему показывал палец, а не обратил сразу внимание на ненормальность?» И добродушно-сердито произнес: «Все спешите прославиться, героями стать…». Сделали перерыв, потом эксперимент повторили. Разрежение достигло уровня 80 км высоты. Все работало нормально.
Подготовка к эксперименту в космосе продолжалась. Произвели окончательную примерку и освоение кабины космического корабля.
Для обеспечения выхода человека в открытый космос в НПО «Энергия» был создан специальный переходной шлюз под кодовым названием «Волга». Он имел цилиндрическую конструкцию и состоял из 36 надувных секций, разделенных на три изолированных друг от друга группы. Шлюз сохранял свою форму даже в случае выхода из строя двух из них. Космонавт, выходящий в открытый космос, соединялся с кораблем фалом, по которому обеспечивалась связь с бортом корабля и подавался кислород. Тем не менее на скафандре космонавта крепился дополнительный аварийный баллон с кислородом.
Перед выходом Алексея Леонова в космос скафандр надел и Павел Беляев. В случае непредвиденной ситуации он должен был помочь Леонову вернуться на корабль. Вся процедура выхода в открытый космос была проверена во время наземных тренировок и смоделирована в невесомости на борту летящего по параболической траектории самолета.
Сразу же после выхода на заданную орбиту космонавты начали подготовку к выходу в космос. Беляев помог Леонову облачиться в скафандр и укрепить аварийный баллон с кислородом. Затем Леонов вышел в открытый космос. Через 10 минут он заметил, что скафандр в условиях космического вакуума ведет себя совсем не так, как на земле. Он раздулся и стал ограничивать движения космонавта. Стало невозможно что-либо делать руками, так как перчатки тоже раздулись и не слушались движений пальцев. Тогда Леонов решил без консультаций с центром управления полетом использовать специальный клапан для снижения давления внутри скафандра почти втрое.
Из-за увеличения размеров скафандра возникли проблемы и с возвращением на корабль – Леонову с трудом удалось протиснуться в люк. Первый выход человека в космос продолжался около 20 минут.
Однако приключения на этом не закончились. Перед возвращением на Землю выяснилось, что вышла из строя автоматическая система ориентации корабля на Солнце. Космонавтам пришлось сделать 2 лишних витка, вручную сориентировать корабль и включить тормозной двигатель. Поэтому посадка была произведена далеко от заданного района, в заснеженном лесу. Первую помощь они получили только спустя сутки от местных лесорубов. Вертолеты за ними прилетели только на третий день.