之間的配合能力，並試驗艙外活動的能力，以便在載人太空飛行中再奪第一。
“上升”號飛船是“東方”號的改進型，主要改進有三項；一是為了能擠進3名宇航員，把能去掉的艙內設備都去掉了，甚至連宇航員的宇航服也脫掉了。二是增加了反推火箭。原來宇航員是坐在座椅上從艙內彈出，打開降落傘著陸的。現在艙內的座椅被精簡了，宇航員怎麼著落呢?科羅廖夫紋儘腦汁，使飛船接近地麵時，飛船上數枚小的固體火箭自動點火，進一步減慢飛船的下降速度，飛船接觸地麵時的速度為零，這樣就實現了飛船的軟著陸。三是增加了用於宇航員進行出艙活動的氣閘通道。這一裝置在飛船人軌後充分展開，氣閘通道內艙門打開，宇航員通過氣閘通道離開飛船。宇航員返回座艙後，氣閘通道就被拋掉。這幾項改進使飛船比原先的“東方”號重了近1噸。
1964年10月6日，“上升”號飛船進行了無人飛行試驗。10月12日，“上升1號”飛船首次載人飛行，乘載了3名宇航員。由於3個人擠在艙裡，又沒有穿宇航服，救生裝置也被精簡了，所以飛行時間不能長。結果飛行了24小時17分鐘後平安著落。
1965年2月22日，“上升2號”飛船又進行了一次不載人試驗飛行，主要是試驗出艙氣閘通道。但飛船在與火箭上麵級分離時開始震顫，並在進入第三圈飛行時爆炸。
1965年3月17日深夜，科羅廖夫采到宇航員的住地，因為第二天“東方2號”飛船要進行載人飛行試驗。他親切地詢問宇航員的感覺如何。然後說：“你們應該知道。在‘上升2號’之前曾造過一艘帶有出艙氣閘通道及其他設施的試驗飛船。這艘無人駕駛飛船被送人軌道後爆炸了。”停了很長一段時間，他又說：“現在美國人正準備用‘雙子星座，飛船進行宇航員走出飛船進入太空的試驗。一旦他們取得成功，而我們依然發射一艘無人駕駛飛船，將意味著我們遠遠落在美國之後……”最後，他說：“我決心冒一次險!作為父輩，我很清楚自己在冒什麼險。但是，作為一名工程師，我深知百分之百把握是不存在的，因為這樣的技術設備還沒有製造出來。不過我確信，我們定能成功!”
3月18日清晨，科羅廖夫親自把別利亞耶夫和列昂諾大送到火箭旁。一切準備就緒後，“東方2號”飛船順利發射升空。飛船進入軌道2小時以後，步入太空按計劃開始了。列昂諾夫外出到太空的情景將由電視向全世界播放。
列昂諾夫脫離飛船，在太空飄飄忽忽地飛著。他的身上有一根係繩與飛船相連。“人外出到宇宙空間啦!”他快樂地喊出了在地麵上規定好的這句話。人們從電視上看到他隨著飛行的飛船，在太空中雙手劃動著。接著，他開始對地球和星際空間拍攝。時間一分一秒地過去，12分鐘以後，突然，在他耳邊響起嚴厲的命令：“廖沙!時間到!”
列昂諾夫靠收短防護繩靠近了飛船，但是要返回座艙卻非常困難。臂和腿都不能彎曲，他不得不冒險將宇航服內的壓力減小，免得它們老像個氣球。但是腿仍然彎不進艙，不得已他先將頭部進入氣閘艙，然後設法在氣閘艙翻轉身，把外艙門關上。他做的每一個動作，前進每一厘米，都要付出令人難以置信的努力和代價。他在氣閘艙內停留了11分鐘。這次艙外活動使他體重減輕了6千克。
一項最為複雜的飛行試驗成功了。3月19日，飛船接到執行返回地球的指令。突然，意外情況發生了。由於地麵發給飛船的降落指令沒有被飛船接受，製動火箭沒能點火。這時候，如果艙內有一點火星，邢將引發火災和爆炸。宇航員們不由自主地緊張起來，但是，他們很快鎮靜下來，開始將各種儀表上的指數記下來，他們認識到萬一有意外，這些寶貴的資料對今後有用處。
正在這千鈞一發的時刻，解除密封活門啟動了。頓時，飛船出現翻轉現象，自動製導係統出現故障，飛船無法定向，這意味著飛船回不了地球。兩位宇航員焦急地向地麵彙報：“降落指令未通。”科羅廖夫果斷地命令他們動手操縱飛船返回地球。由於兩位宇航員手控，不精確，3日19日12時零2分，“上升2號”飛船的返回艙降落在烏拉爾山東北180公裡原始森林厚厚的積雪中，偏離原定著陸點3900公裡。兩位宇航員爬出艙口，莽莽林海，茫茫霄原，也不知身在何處。
先是一架搜索直升機找到他們，給他們投下了防寒服。科羅廖夫接著又派去一架米—1直升機，伐木工人為直升機開辟著陸區，用了整整一夜時間。3月20日，直升機載著兩位英雄返回到拜克努爾航天發射場。國家宇航委員會的成員已在這裡等侯多時。
3月27日，前蘇聯科學院和外交部，在莫斯科大學舉行了記者招待會，這裡各國記者雲集。列昂諾夫作了非常精彩的報告，受到熱烈的歡迎。
到此，前蘇聯的“上升”計劃宣布結束。
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