Pendant ce temps, les travaux sur le Vostok ont considérablement avancé. L'une des phases les plus complexes d'un vol orbital, à savoir la rentrée dans l'atmosphère, a été élucidée. Vostok sera en effet équipé d'un moteur de freinage, qui sera allumé dans le sens opposé au déplacement du vaisseau, avec une poussée bien précise de façon à entamer la descente.

Il apparaît rapidement que les contraintes de masse seront très difficiles à respecter, d'autant plus que les performances du Bloc E ne sont pas aussi bonnes que prévu : il ne permettra de placer que 4,5 t en orbite basse. La taille du vaisseau ne cesse pourtant d'augmenter. Or, plus le vaisseau est gros, plus le système de récupération (parachutes) doit l'être aussi...

La réponse à cette question est apportée : le vaisseau sera construit sur un principe de modularité. Il sera ainsi composé d'un compartiment de descente (SA, Спускаемый аппарат), qui abritera le cosmonaute et le ramènera sur Terre, et d'un compartiment des instruments (PO, Приборный отсек). Le moteur de freinage (TDU) sera placé à la base du PO. De cette manière, la masse à supporter pour le parachute est grandement réduite.

Il est aussi décidé que le cosmonaute sera installé sur un siège éjectable, dérivé de ceux utilisés dans l'aviation. De cette façon, il aurait un moyen de se sortir sain et sauf d'un accident au décollage. Mais surtout, il pourra s'éjecter du Vostok avant que celui-ci ne touche le sol. Le vaisseau ne nécessitera donc pas de système d'atterrissage en douceur, qui aurait pesé très lourd.

A la fin de l'année 1959, deux maquettes du Vostok sont construites. Elles comprennent tous les systèmes électriques qui seront présents sur le vaisseau réel, à l'exception du bouclier thermique et du système de support-vie. Elles sont dénommées « 1KP ». Elles sont utilisées pour de très nombreux tests. D'autres maquettes sont utilisées pour tester l'aérodynamique. Certaines sont larguées d'avions An-12 volant à une dizaine de kilomètres d'altitude.

Le ballon stratosphérique Volga est aussi utilisé par les Soviétiques pour tester le siège éjectable. On notera que le futur cosmonaute Vassili LAZAREV fait partie d'un équipage de réserve de ces essais. De plus, le 1er novembre 1962, le colonel Piotr DOLGOV (Héros de l'Union soviétique) trouve la mort alors qu'il teste le SK-1 depuis le Volga.

En février 1960, l'OKB-1 a modifié son cahier des charges concernant le scaphandre qui équipera le cosmonaute. Il ne devra plus permettre la respiration en cas de dépressurisation, mais simplement assurer la survie du cosmonaute après l'atterrissage, quelles que soient les conditions rencontrées.

A l'origine de ce revirement se trouvent les fortes contraintes de masse, ainsi que le scepticisme des ingénieurs de FEOKTISTOV quant à la probabilité d'une dépressurisation. Cet avis n'est cependant pas partagé par tous. Le développement du S-10, bien qu'il ne soit pas arrêté, n'est plus prioritaire. C'est le scaphandre V-3, beaucoup plus léger, qui prend le relais. Il utilise un certain nombre d'éléments issus des combinaisons des aviateurs.

Le 1er mars 1960, le groupe de cosmonautes devant voler sur le Vostok est présenté. Il comprend vingt candidats : ANIKEÏEV, BELIAÏEV, BONDARENKO, BIKOVSKI, CHONINE, FILATIEV, GAGARINE, GORBATKO, KARTACHOV, KHROUNOV, KOMAROV, LEONOV, NELIOUBOV, NIKOLAÏEV, POPOVITCH, RAFIKOV, TITOV, VARLAMOV, VOLINOV et ZAÏKINE. Ils commencent l'entraînement le 14 mars 1960.

Le 15 mai 1960, un vaisseau 1KP est lancé de Baïkonour. Il est désigné Korabl-Spoutnik. C'est la première fois au monde qu'un engin habitable est envoyé dans l'Espace. Malheureusement, un problème technique ne permet pas la rentrée atmosphérique et KS1 reste coincé en orbite.

Le 30 mai, six cosmonautes sont désignés pour subir un entraînement accéléré en vue des premiers vols. Il s'agit de GAGARINE, KARTACHOV, NIKOLAÏEV, POPOVITCH, TITOV et VARLAMOV.

Le 4 juin, un décret est signé. Il donne les étapes que le programme de vol habité devra suivre:

     - août 1960 : fin de la construction de trois 1K pour tester le matériel destiné à la version militaire,
     - de septembre à décembre 1960 : fin de la construction de trois 3K pour des vols habités,
     - du 11 octobre à décembre 1960 : premières tentatives de vols habités orbitaux.

Le 18 juin, les six cosmonautes du groupe d'entraînement accéléré sont conviés à l'OKB-1 afin d'y rencontrer KOROLIOV, ainsi que le matériel réel avec lequel ils voleront. L'un des cosmonautes, GAGARINE, fait très bonne impression auprès de KOROLIOV; celui-ci s'en souviendra quand il devra assigner le commandant du premier Vostok habité.

Le 24 juillet, VARLAMOV se blesse lors d'un entraînement et il est retiré du groupe d'entraînement accéléré.

Le 28 juillet 1960, un vaisseau 1K est lancé avec deux chiennes à bord. Malheureusement, une défaillance du lanceur met fin prématurément à la mission.

Dès le 19 août suivant, un autre 1K est lancé et est appelé Korabl-Spoutnik 2. Le vol se déroule à la perfection et les deux chiennes qu'il transporte sont récupérées après avoir passé un peu plus de 24 h en orbite. En revanche, l'une des deux chiennes a ressenti un certain nombre de troubles physiologiques lors du vol. La durée du premier vol habité, qui devait initialement être de 24 h, est en conséquence réduite. Le premier cosmonaute se contentera d'une seule orbite, soit un peu moins de deux heures.

Au cours du mois d'août, KARTACHOV réagit mal à un entraînement en centrifugeuse et est contraint de quitter le groupe d'entraînement accéléré. Ce groupe ne compte plus que quatre cosmonautes. Le 11 octobre, BIKOVSKI et NELIOUBOV sont désignés en remplacement (décret n°00176).

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