Следующий пуск, который состоялся 23 июля 1960 года, закончился неудачей, на начальном участке выведения полет был прерван из-за неполадок в ракете-носителе. Спускаемый аппарат, на борту которого находились собачки Чайка и Лисичка, аварийно отделился от носителя и разрушился при падении. Об этом запуске в то время в печати не сообщали.
19 августа 1960 года состоялся успешный запуск космического корабля-спутника, его назвали в официальных сообщениях вторым. На борту корабля находились в специальной кабине две собачки – Белка и Стрелка. Обычные беспородные дворняжки, породистые собаки хуже переносили подготовку к полету. После суточного полета они вернулись на Землю. Это был фантастический успех. В ходе этого полета отрабатывалось несколько вариантов систем ориентации, на борту корабля были установлены приборы для оценки радиационной безопасности полета и исследования рентгеновского излучения Солнца. Тогда же впервые с помощью этой аппаратуры наблюдали развитие солнечной вспышки в областях спектра, недоступных при наблюдении с земной поверхности.
Полет следующего космического корабля с собачками Пчелкой и Мушкой, запущенного 1 декабря 1960 года, завершился неудачно – при возвращении на Землю спускаемый аппарат разрушился, спускаясь по нерасчетной траектории.
В декабре 1960 года была предпринята еще одна попытка запуска корабля с собачками на борту, это случилось 22 декабря. Однако не сработала третья ступень ракеты, и спускаемый аппарат приземлился в глухой тайге в районе реки Нижняя Тунгуска. Были приняты все меры к тому, чтобы разыскать этот спускаемый аппарат и доставить его на предприятие. Эту экспедицию возглавил Арвид Владимирович Палло, один из старых сподвижников С.П. Королева, который должен был снять с боевого взвода систему аварийного подрыва спускаемого аппарата, установленную на случай приземления аппарата в недоступном для эвакуации месте. Корабль был найден. Собачки Комета и Шутка (Жулька и Альфа) перенесли огромные перегрузки при возвращении на Землю и сорокаградусный мороз в месте приземления. В разных источниках клички собак рознятся, что связано с обычаем давать более «благозвучные» имена перед запуском. Из-за отказа катапульты космические путешественницы остались в спускаемом аппарате, что спасло им жизнь. На вторые сутки после посадки они были спасены.
После этой неудачи была проведена очень серьезная работа по ужесточению приемки изготавливаемых объектов, предназначенных для запуска в космос. Были заново перепроверены все технические решения, обеспечивающие безопасное возвращение спускаемого аппарата на всех стадиях полета. Внесены необходимые упрощения в схему полета, например, об этом вспоминал Борис Викторович Раушенбах, выступая у нас в Ленинграде. Для торможения корабля при спуске с орбиты производили ориентацию корабля по Солнцу. Это накладывало некоторые ограничения на выбор времени запуска. Для возвращения корабля необходимо было обеспечить нахождение Солнца в нужном секторе небосвода. В момент выдачи тормозного импульса, который «сталкивал» корабль с орбиты, угол между вектором скорости полета космического корабля и направлением на Солнце не должен был превышать 20–30 градусов. Это требовало несколько большего по величине тормозного импульса, но зато обеспечивало большую надежность правильной ориентации корабля в момент включения двигателя. Наконец, орбита первого полета рассчитывалась такой, что даже при невключении тормозного двигателя, спускаемый аппарат за счет торможения в атмосфере за 8–10 суток самостоятельно возвращался на Землю.
Были подготовлены два зачетных пуска, которые состоялись 9 и 25 марта 1961 года. В ходе этих полетов была повторена полностью программа полета с человеком на борту. Старт, одновитковый полет, посадка. В кресле космонавта находился антропометрический манекен, его называли «Иван Иванович», сходство с человеком было полным, его даже одели почему-то в обычный костюм. После облачения в скафандр, на лицо Ивана Ивановича в пуске 25 марта положили лист ватмана с надписью «макет», чтобы не испугать тех, кто случайно мог найти его раньше спасателей. Для проверки голосовой связи в него был вмонтирован магнитофон, на который записали песню в исполнении хора им. Пятницкого, опять же для того, чтобы в случае неудачи не могло бы возникнуть и тени подозрения, что погиб человек, а не манекен. Собачку Чернушку в полете 9 марта разместили в малом контейнере, который расположили там, где при полете космонавта должен быть контейнер с пищей, предназначавшейся для космонавта во время его полета.
На второй пуск, состоявшийся 25 марта, пригласили «ударную» шестерку космонавтов из первого отряда. Всего в отряд было отобрано 20 молодых летчиков. К этому времени состав «ударной» группы выглядел так: Юрий Алексеевич Гагарин, Герман Степанович Титов, Григорий Григорьевич Нелюбов, Андриан Григорьевич Николаев, Павел Романович Попович, Валерий Федорович Быковский. Г.Г. Нелюбов и В.Ф. Быковский заменили первоначально входивших в группу Карташева Анатолия Яковлевича и Варламова Валентина Степановича, выведенных из нее по медицинским показаниям. С легкой руки Гагарина собачку, стартовавшую 25 марта, окрестили Звездочкой. Пуски прошли успешно.
Было принято решение – следующий полет с человеком на борту.
На рабочем заседании Государственной комиссии принимается решение – первым в полет отправится Юрий Алексеевич Гагарин, запасными будут Г.С. Титов и Г.Г. Нелюбов. Перед торжественным заседанием комиссии руководитель подготовки летчиков космонавтов Герой Советского Союза Николай Петрович Каманин сообщает Гагарину и Титову решение, которое завтра будет объявлено официально. После этого состоялось торжественное заседание Государственной комиссии, которое снималось документалистами, и было показано всему миру частями по мере увеличения срока давности.
12 апреля 1961 года в 9 часов 07 минут мощная ракета с космическим кораблем «Восток» оторвалась от стартового стола. По громкой связи пронеслось знаменитое гагаринское «Поехали!».
Были волнения перед стартом. В ходе проверки герметичности датчик показал, что крышка люка, через которую космонавт садился в корабль, якобы закрылась не плотно. В острейшем дефиците времени группа испытателей, отвернув 30 гаек с замков, запирающих люк, поправила специальный электрический контакт прижима крышки, сигнализирующий о ее нормальном закрытии. Работали так быстро, что обменялись с Гагариным только взглядами, крышку вернули на место и после проверки герметичности подтвердили готовность к пуску.
При запуске корабля, в отличие от принятой практики, персонал не эвакуировали со второй площадки на восемнадцатый километр. С.П. Королев пошел на это нарушение правил безопасности, по-видимому, для того, чтобы психологически поддержать космонавта демонстрацией уверенности в успешном исходе запуска.
Волновался ли Ю.А. Гагарин? Все отмечали его отличное, ровное настроение в день старта. Но вот что показало измерение пульса на разных стадиях подготовки, старта и полета, в определенной степени связанное с эмоциональным состоянием космонавта. За четыре часа до старта – пульс 65 ударов в минуту, за пять минут до старта – 108, на участке выведения – в конце первой минуты – выше 150, к концу участка выведения – опять около 108. В момент включения тормозной двигательной установки и при начале входа в атмосферу – 112. Во время полета в невесомости частота пульса была 97 ударов в минуту.
В процессе выведения на первых секундах полета был временный небольшой сбой в связи, который заставил всех поволноваться. Связь восстановилась.
Конечная скорость выведения оказалась несколько больше расчетной, поэтому Святослав Сергеевич Лавров, который входил в специальную группа поддержки, располагавшуюся, кстати, в кабинете С.П. Королева, сразу же приступил к расчетам, что бы оценить последствия этой ошибки. Расчеты показали, что без включения тормозной двигательной установки, возвращение корабля состоится на пределе его возможностей по сроку пребывания на орбите. Тормозной импульс был выдан вовремя. ТДУ (тормозная двигательная установка) отработала 40 секунд до полной выработки топлива, что расходилось со штатной программой посадки, при которой отключение двигателя должно было бы произойти от команды интегратора (по достижении заданной скорости торможения). Далее по программе спуска в 10 часов 25 мин. 57 секунд предстояло отделение приборно-агрегатного отсека от спускаемого аппарата, в котором находился космонавт, однако, разделение произошло только в 10 час. 35 мин. Все это время наблюдалось вращение аппарата со скоростью до 30 градусов в секунду. После разделения отсеков при входе в плотные слои атмосферы ориентация спускаемого аппарата стабилизировалась в расчетном положении. При этом космонавт сохранил самообладание, хотя знал, что разделение после окончания работы ТДУ должно было произойти через 10–12 секунд. У космонавта было несколько каналов связи с Землей, которыми он активно пользовался. Через две минуты вращения Ю.А. Гагарин передает на Землю по коротковолновому каналу связи, что ТДУ сработала нормально, а по телефону сообщил, что разделения не произошло, ключом сообщил «ВН» – все нормально.
Спуск корабля прошел по баллистической траектории. Перегрузки достигали 10 единиц, спускаемый аппарат был «отцентрован» так, что перегрузки действовали в направлении «грудь-спина». На высоте семи километров космонавт катапультировался из корабля и приземлился на своем парашюте.
Приземление из-за несвоевременного прекращения работы ТДУ и задержки разделения отсеков произошло в районе г. Саратова, что, по-своему, оказалось и символичным. Именно здесь Ю.А. Гагарин впервые поднялся в небо на самолете, именно здесь он проходил парашютную подготовку перед полетом в космос.