Dès son arrivée sur orbite, TITOV observe la Terre et la décrit par radio. Immédiatement après, il prend le contrôle manuel des commandes de vol et réalise plusieurs mouvements de rotation autour des trois axes. En revanche, il ne peut pas modifier les paramètres de son orbite. Il utilise également un appareil photographique pour prendre les premières images de la Terre vue depuis un engin en orbite.

Lors de la troisième orbite, il prend le premier repas spatial de l'Histoire, constitué de nourriture en tubes. Il fait savoir au sol qu'il ne rencontre aucune difficulté pour manger et que ses capacités gustatives ne sont en rien affectées par l'environnement spatial.

Au cours de la quatrième orbite, TITOV commence à expérimenter ce qu'on appellera par la suite le mal de l'Espace. Il ressent des nausées (mais ne vomit pas) et des maux de têtes, mais n'avertit pas le centre de contrôle.

Pendant la sixième orbite, l'astronaute américain Duane GRAVELINE intercepte le signal HF des battements de cœur de TITOV.

Lors de la septième orbite, TITOV utilise le système de stockage des déchets de son vaisseau pour satisfaire ses besoins naturels. Il entreprend ensuite de manger, puis de dormir, conformément au plan de vol. Il dort tellement bien que les ingénieurs au sol auront du mal à le réveiller !

Durant la douzième orbite, les maux de têtes et les nausées de TITOV commencent à se dissiper. Au cours de la quatorzième orbite il prend son troisième et dernier repas (un petit-déjeuner).

Alors qu'il parcours sa dix-septième orbite, il se prépare pour la rentrée dans l'atmosphère. Il range tous les objets qu'il a utilisé pendant le vol, remet ses gants et abaisse le heaume de son casque.

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