Au mois de juillet 1964, alors que Voskhod 1 n'a pas encore volé, les ingénieurs de l'usine 918 construisent une maquette du sas Volga. Celle-ci permet de valider les choix technologiques qui avaient été faits et offre la possibilité de tester la manœuvrabilité d'un homme en scaphandre à l'intérieur du sas. Toujours au mois de juillet, six cosmonautes qui s'entraînaient pour voler sur le Voskhod-3KV sont détachés sur le programme Vikhod-3KD. Il s'agit de BELIAÏEV, GORBATKO, KHROUNOV, KOLODINE, LEONOV et ZAÏKINE. Trois équipages sont alors formés :

En août 1964, le pilote d'essais S.N. ANOKHINE (OKB-1) enfile une maquette de combinaison Berkout et effectue plusieurs manoeuvres dans le sas. Un avion Tu-104 modifié du LII Gromov sera aussi utilisé pour simuler l'apesanteur et mettre au point certaines procédures.

Les 24 et 25 septembre 1964, Nikita S. KHROUCHTCHEV visite le cosmodrome de Baïkonour. A cette occasion, une démonstration de sortie dans l'Espace est réalisée. Pendant ce temps, les ingénieurs de l'OKB-1 ne chôment pas. Sous la direction de P.V. TSIBINE, ils ont mené à bien toutes les tâches nécessaires à la mise au point du vaisseau 3KD.

Après de nombreuses simulations, une procédure régissant une mission à bord d'un 3KD a été définie (les numéros en gras renvoient aux différentes étapes décrites sur la figure 1) :

1. Position initiale
   
   Au décollage et lors de la mise en orbite, les deux membres d'équipage portent leur scaphandre Berkout; leur ventilation est réalisée par le système de support-vie du module de descente (SA). Le sas est replié; afin d'éviter toute pressurisation inopinée de celui-ci, une valve est ouverte sur le vide spatial.
   

2. Préparation de la sortie
   
   Les cosmonautes branchent l'alimentation électrique du sas Volga; ils procèdent ensuite à son déploiement (1) (en actionnant des fixations pyrotechniques et en pressurisant les tubes), puis à sa pressurisation en ouvrant une valve connectant le sas au module de descente. Le pilote doit ensuite endosser son "sac à dos" (2).
   

3. Entrée dans le sas
   
   Le pilote ouvre l'écoutille séparant le module de descente du sas; il doit ensuite brancher son scaphandre sur le système d'alimentation du sas, puis le débrancher de celui du module de descente. Il procède alors à une vérification de l'étanchéité. Après cela, il entre dans le sas (3), ferme hermétiquement l'écoutille sas/SA, dépressurise le sas (4) et bascule son scaphandre sur son alimentation propre (c'est à cet instant qu'il commence à utiliser les réserves de son "sac à dos").
   

4. Sortie dans l'Espace
   
   Le cosmonaute peut maintenant ouvrir l'écoutille extérieure et sortir du sas (5).
   

5. Rentrée dans le sas
   
   Une fois les opérations extravéhiculaires (6) terminées, le cosmonaute regagne le sas (7), ferme hermétiquement l'écoutille extérieure et repressurise le sas (8) (l'opération prend jusqu'à 9 min). Il doit ensuite ajuster la pression par rapport à celle du module de descente.
   

6. Fin de la sortie
   
   Le cosmonaute entre maintenant dans le module de descente (9), se débarrasse de son "sac à dos" qu'il laisse dans le sas et rebranche son scaphandre sur l'alimentation du système de support-vie du module de descente.
   

7. Séparation du sas Volga
   
   L'équipage doit alors fermer hermétiquement l'écoutille sas/SA, dépressuriser le sas (10) et procéder à sa séparation. La dernière chose à effectuer est de rehausser la pression à l'intérieur du S.A. pour l'amener jusqu'au niveau de la pression atmosphérique. La totalité des opérations aura duré environ 1h40min.
   

Au mois de décembre 1964, la première mission d'un Vikhod-3KD est programmée pour mars ou avril 1965. En janvier ou février, un vol inhabité du 3KD est également prévu.

Le 13 janvier 1965, alors que la date du lancement se rapproche, le quatrième exemplaire du sas Volga, celui qui doit servir à effectuer la première sortie dans l'Espace, est endommagé lors d'un essai au sol. Heureusement les réparations ne prennent pas beaucoup de temps et le sas est emmené à Baïkonour pour qu'il y soit préparé à un vol spatial. Plus tard au cours du mois de janvier, un autre problème survient : GORBATKO, le commandant de l'équipage de réserve, connaît des problèmes de santé et doit être écarté du programme. C'est ZAÏKINE qui le remplace, mais par contre personne ne remplace ZAÏKINE.

D'autre part, BELIAÏEV a eu des difficultés lors d'un test en centrifugeuse, et le général KAMANINE a de plus en plus d'inquiétudes vis-à-vis de sa santé. Il demande alors à KHROUNOV, qui a le poste de pilote de l'équipage de réserve, de s'entraîner en plus pour jouer le rôle de commandant, juste au cas où... Le 15 janvier, le général KAMANINE note dans son journal que "la paire KHROUNOV-LEONOV est vraiment plus forte que la paire BELIAÏEV-LEONOV"...

Le 6 février 1965, au cours d'une réunion de la Commission d'Etat, il est décidé de lancer le premier 3KD inhabité entre le 14 et le 16 février. Si le vol se passe bien la première mission habitée suivra entre le 25 et le 27 février. Le 9 février, la Commission confirme les équipages précédemment nommés.

Le 12 février, le lancement du 3KD inhabité est reporté de 48h. Le premier vol habité est en conséquence repoussé au début de mars (le 4 ou le 5). Finalement, le 3KD inhabité, baptisé Cosmos 57, décolle le 22 février. Le sas Volga se déploie sans aucun problème devant les caméras vidéos embarquées. Au sol, c'est la joie. Mais au cours de la troisième orbite, le système d'autodestruction est actionné et le vaisseau explose.

Cet accident est dû à un problème de communication qui n'aurait pas pu intervenir si des cosmonautes se trouvaient à bord. Après cet échec particulièrement déstabilisant, le général KAMANINE propose de reporter la première sortie dans l'Espace à plus tard et d'effectuer un vol d'essai du 3KD avec un seul homme à bord. Cette idée est immédiatement rejetée par KOROLIOV, car elle ne constitue pas une "grande première spatiale".

Comme Cosmos 57 n'avait pas pu terminer sa mission, plusieurs inconnues demeuraient. Les deux principaux sujets d'inquiétude des ingénieurs sont l'éjection du sas et la rentrée atmosphérique. En ce qui concerne l'éjection, la décision est prise de réaliser de nouvelles simulations au sol. En revanche, le problème de la rentrée persiste. En effet, la présence lors de la pénétration de l'atmosphère de l'anneau de fixation du sas sur le fuselage du vaisseau modifie le profil aérodynamique de celui-ci.

Il est alors décidé d'équiper un satellite Zenit-4 (dérivé du Vostok) en partance pour l'Espace d'un anneau de fixation, afin d'en étudier les effets sur la rentrée. C'est Cosmos 59 qui hérite de l'anneau; il décolle le 7 mars et atterrit le 15. Les résultats du test sont concluants. Entre temps, une autre capsule avait été larguée d'un hélicoptère pour vérifier le bon déroulement des opérations d'atterrissage. Malheureusement, le parachute ne s'était pas ouvert et l'engin s'était écrasé. Tous ces échecs à répétition font penser à l'éventualité d'un saboteur, et Moscou dépêche un certain nombre d'agents du KGB pour surveiller les opérations liées au programme.

Le 9 mars, les cosmonautes avaient gagné le cosmodrome de Baïkonour et commencé leur préparation finale. Ce même jour, lors d'une réunion, la Commission d'Etat était arrivé à la même conclusion que KAMANINE quelques semaines plus tôt : KHROUNOV était bien meilleur que BELIAÏEV. Cependant, comme ce dernier formait avec LEONOV un équipage réellement soudé, il conserverait son poste. La Commission avait par ailleurs décidé que le jour du lancement, seuls BELIAÏEV, LEONOV et KHROUNOV revêtiraient leur scaphandre. KHROUNOV devrait se tenir prêt à remplacer l'un ou l'autre des membres de l'équipage principal. On notera également que c'est à peu près à cette époque que le nom "Vikhod" disparaît de la littérature soviétique. Dorénavant, 3KV et 3KD son indistinctement dénommés Voskhod. Le 16 mars, lendemain de l'atterrissage de Cosmos 59, une nouvelle réunion de la Commission d'Etat fixe le lancement du premier 3KD habité - maintenant appelé "Voskhod 2 - pour le 18 mars.

Et c'est bien ce jour là que le vaisseau Voskhod 2 décolle. Après quelques orbites, l'équipage - composé comme prévu de BELIAÏEV et LEONOV - lance la procédure décrite plus haut. LEONOV devient le premier homme à sortir dans le vide spatial. Il rencontre quelques problèmes avec sa combinaison, mais dans l'ensemble tout se passe très bien. L'atterrissage, lui, ne se passe pas sans difficulté : les équipes de récupération mettent plusieurs jours à retrouver les cosmonautes. Il n'empêche : la mission est un succès! Les Américains n'effectueront leur propre sortie que trois mois plus tard, au cours de la mission Gemini IV.