12 октября 1964 года в космический полет отправился первый трехместный корабль «Восход». Командир корабля — В. М. Комаров, научный сотрудник — К. П. Феоктистов, врач — Б. Б. Егоров. «Восход», находившийся в космосе 24 часа 17 минут, впервые применил систему мягкой посадки. Конструкция этого корабля отличалась от корабля «Восток» не только новой, трехместной кабиной, но и усовершенствованным приборным оборудованием, а также рядом принципиально новых систем.
Когда речь зашла о выходе человека в космос, о свободном парении в космосе, академик Королев, конструкторы, инженеры, работавшие под его началом, столкнулись с решением многих инженерно-технических проблем. Выход человека в открытый космос — качественно новый шаг в исследовании космического пространства. Поэтому перед учеными, конструкторами встали задачи по созданию нового скафандра, индивидуальной ранцевой автономной системы жизнеобеспечения, шлюзовой камеры.
Ученые знали, что человек, оказавшийся в открытом космосе, будет подвергнут воздействию радиации, резким температурным перепадам, необычными покажутся ему ориентация в безопорном пространстве, вакуум и невесомость, яркость свечения Солнца и его тепловое воздействие. Все это заставило их пересмотреть предыдущие программы подготовки космонавтов. Поэтому программа специальной (технической), психологической и физической подготовки П. И. Беляева и А. А. Леонова намного отличалась от той, по которой готовились экипажи «Востоков» и «Восхода». Павел Беляев и Алексей Леонов должны были пройти такую подготовку к предстоящему полету, которая гарантировала бы успешное выполнение намеченной программы.
Наука к тому времени уже немало знала о космосе, но многое оставалось еще за «семью печатями». Что-то ученые знали очень хорошо, о чем-то имели убедительное представление, о другом — отдаленное, по многим параметрам строили научные гипотезы.
Длительное пребывание экипажа «Восход-2» в космосе не планировалось. Но мало ли какие неожиданные ситуации могут возникнуть? К тому же выход в открытый космос, шлюзование человека, одетого в скафандр, требуют определенных усилий. Надо было научить людей действовать в этих ситуациях, научить работать в скафандре в условиях невесомости. Это и заставляло Павла Беляева и Алексея Леонова много часов уделять тренировкам на невесомость в полном «скафандровом» обмундировании. Тренировки эти осуществлялись в специальном самолете-лаборатории Ту-104.
…Самолет, послушный воле летчика, со снижением набирал скорость и круто шел на горку. Тело космонавта наливалось тяжестью и вдавливалось в кресло — поднять ногу, оторвать ее от пола самолета невозможно.
Через несколько секунд самолет начинал движение по параболической кривой, и двое в скафандрах ощущали удивительную легкость, кресло будто уплывало из-под них, а в груди все приподнималось, собиралось в какой-то непривычный комок. Загорался транспарант: «Невесомость!» Это состояние в самолете может длиться 20–25 секунд, а как много необходимо успеть за это время…
В просторном салоне реактивного самолета на макете нового космического корабля со шлюзовой камерой более чем за год до полета проходила эта очередная тренировка. В кабине макета Павел Беляев, командир корабля «Восход-2». Он руководит действиями своего товарища.
Алексей Леонов, в белом скафандре, оттолкнулся от обреза люка шлюзовой камеры и поплыл вдоль салона. Фал, соединяющий корабль и космонавта, натянулся. Скафандр сковывает и затрудняет движения. Руки и ноги, не чувствуя опоры, перестали повиноваться. Космонавт раскинул руки и зафиксировал положение своего тела в пространстве, остановился.
Самолет-лаборатория вышел в горизонтальный полет, вновь появилось привычное состояние. Беляев и Леонов сели на пол салона в ожидании. Самолет набрал скорость, вновь пошел «на горку», и вот уже горит: «Невесомость!»
— Пошел, Алеша!
Леонов подплыл к шлюзу и вошел в его люк…
И так многие дни. Десятки полетов. По секундам набирали космонавты часы тренировок, готовились к будущему космическому рейсу. Много пришлось готовиться П. И. Беляеву и А. А. Леонову. Если полету Юрия Гагарина предшествовали испытания порядка тысячи циклов, то у них эта цифра дошла до пяти тысяч. С апреля 1964 года по март 1965 года они прошли на велосипедах свыше тысячи километров, на лыжах за одну эту зиму — несколько сот километров, много километров составляла еженедельная кроссовая подготовка. Будущий экипаж «Восхода-2» провел более 150 вестибулярных тренировок. Люди готовились встретиться с любой неожиданностью. В преддверии встречи с неизведанным они ни на миг не забывали принцип: тяжело на Земле — легко в космосе.
Подбор экипажа играл важную роль в проведении космического эксперимента. От него требовались слаженная работа, взаимопонимание, доверие, психологическая совместимость. В случае необходимости командир корабля должен был прийти на помощь второму пилоту, предусматривались даже возможность разгерметизации корабля и выход командира в космос.