18 марта 1965 года «Восход-2» с космонавтами Павлом Беляевым и Алексеем Леоновым успешно стартовал с космодрома Байконур. Сразу же после подъема на орбиту, уже в конце первого витка, экипаж стал готовиться к выходу Леонова в открытый космос. Беляев помог надеть ему ранец индивидуальной системы жизнеобеспечения с запасом кислорода, затем наполнил шлюзовую камеру воздухом, нажал кнопку и люк, соединяющий кабину корабля со шлюзовой камерой, открылся. Леонов «вплыл» в шлюзовую камеру, Беляев закрыл люк в камеру и начал ее разгерметизацию, затем нажал на кнопку и открыл люк камеры. Оставалось сделать последний шаг…

Алексей Леонов мягко оттолкнулся от корабля, осторожно подвигал руками и ногами. Движения выполнялись сравнительно легко, и он, раскинув руки, как крылья, стал свободно парить в безвоздушном пространстве высоко над Землей, при этом 5-метровый фал надежно связывал его с кораблем. С борта корабля за Леоновым постоянно следили две телевизионные камеры (и хотя их разрешающая способность была невысока, потом на Земле был смонтирован вполне приличный фильм о первом выходе землянина в открытый космос).

Беляев передал на Землю: «Человек вышел в космическое пространство!» Леонов отлетел от корабля примерно на метр, затем снова вернулся к нему. Прямо внизу проплывало Черное море, Леонов смог разглядеть идущий далеко от берега корабль, ярко освещенный Солнцем. Когда пролетали над Волгой, Беляев подключил телефон в скафандре Леонова к передаче Московского радио – Левитан читал сообщение ТАСС о выходе человека в открытый космос.

Пять раз космонавт улетал от корабля и возвращался. Все это время в скафандре поддерживалась «комнатная» температура, а его наружная поверхность разогревалась на солнце до +60° и охлаждалась в тени до –100°С.

Когда Леонов увидел Иртыш и Енисей, ему поступила команда Беляева возвращаться в кабину, но сделать это оказалось непросто. Дело в том, что в вакууме скафандр Леонова раздулся. То, что подобное может произойти, было ожидаемым, но вряд ли кто-нибудь предполагал, что настолько сильно. Леонов не мог втиснуться в люк шлюза, а советоваться с Землей было некогда. Он делал попытку за попыткой – все безрезультатно, а запас кислорода в скафандре был рассчитан всего на 20 минут, которые неумолимо заканчивались. В конце концов Леонов сбросил давление в скафандре и вопреки инструкции, предписывающей заходить в шлюз ногами, решил «вплыть» лицом вперед, и, к счастью, ему это удалось… Леонов пробыл в открытом космосе 12 минут, за это короткое время он взмок, как будто на него вылили ушат воды, – так велика была физическая нагрузка.

По приемнику с Земли на разных голосах продолжали доноситься восторженные сообщения о новом советском эксперименте, а экипаж начал готовиться к спуску. Программой полета предусматривалось осуществить посадку в автоматическом режиме на семнадцатом витке, но из-за отказа автоматики, вызванного «отстреливанием» шлюзовой камеры, пришлось уйти на следующий, восемнадцатый виток и садиться с использованием ручной системы управления. Это была первая посадка в ручном режиме, и при ее осуществлении обнаружилось, что с рабочего кресла космонавта невозможно заглянуть в иллюминатор и оценить положение корабля по отношению к Земле. Начинать же торможение можно было только сидя в кресле в пристегнутом состоянии. Из-за этой нештатной ситуации была потеряна необходимая при спуске точность. Задержка команды на включение тормозных двигателей составила 45 секунд. В результате приземлились космонавты далеко от расчетной точки посадки, в глухой тайге, в 180 км северо-западнее Перми.

Нашли их не сразу, поисковой службы, как таковой, тогда еще не было. Посадке вертолетов помешали высокие деревья, теплую одежду для космонавтов также не удалось сбросить. Поэтому ночь им пришлось провести около костра, используя для утепления парашюты и скафандры. На следующий день в мелколесье, в нескольких километрах от места приземления экипажа, спустился десант спасателей, расчистивший площадку для небольшого вертолета. На следующий день Беляев и Леонов были доставлены на Байконур.

Оценку значения совершенного Алексеем Леоновым и Павлом Беляевым дал Главный конструктор С.П. Королев: «Перед экипажем корабля „Восход-2“ была поставлена труднейшая, качественно иная, чем в предыдущих полетах, задача. От ее успешного решения зависело дальнейшее развитие космонавтики, пожалуй, не в меньшей степени, чем от успеха первого космического полета… значение этого подвига трудно переоценить: их полет показал, что человек может жить в свободном космосе, выходить из корабля… он может работать всюду так, как это окажется необходимым. Без такой возможности нельзя было бы думать о прокладывании новых путей в космосе».

Американцы тоже планировали осуществить выход человека в открытый космос и надеялись сделать это первыми. На Земле для решения этой задачи в барокамере тренировался Эдвард Уайт, летчик-испытатель ВВС США. Он вступил в отряд астронавтов в 1962 году, к этому времени имел самый большой опыт пребывания в невесомости, поскольку летал на транспортном самолете KC-135, где имитировалась невесомость при тренировках астронавтов.

Выход советского космонавта в открытый космос был расценен в США как очередной вызов – в те годы шло соревнование в космосе двух сверхдержав, и американские специалисты вынуждены были активизировать свои усилия. По первоначальному плану Уайту предстояло лишь выглянуть из открытого на орбите люка. Но – программу предстоящего полета пришлось менять на ходу.

Готовившийся к выходу в открытый космос Уайт не ожидал, что его час пробьет так быстро. О предстоящем полете с выходом астронавта в открытый космос NASA объявило 25 мая 1965 года, а уже 3 июня в космос стартовал аппарат «Джемини-4» с астронавтами Д. Макдивиттом и Э. Уайтом на борту. Вскоре после того, как «Джемини» вышел на орбиту, астронавты стали готовиться к выполнению своей основной миссии. Поскольку на «Джемини» в отличие от «Восхода» не было шлюзовой камеры, астронавты откачали из кабины воздух и открыли входной люк. Уайт оттолкнулся от корабля и «выплыл» в открытый космос. Макдивитт снимал его действия кинокамерой. С кораблем Уайта связывал позолоченный фал длиной 7,6 м, через этот же фал поступал необходимый для дыхания кислород.

Уайт находился за бортом корабля 22 минуты, и его, так же как и Леонова, поразил открытый космос: «Я видел потрясающие, не поддающиеся описанию картины… Какое богатство красок! Яркие цвета неба сменялись видами облаков, суши, океана… Лазурь океана была такой глубокой. Зеленые и бурые краски суши казались куда более естественными, чем с летящего на сравнительно небольшой высоте самолета».

За 40 лет истории выходов и работы в открытом космосе – специалисты называют ее внекорабельной деятельностью – продолжительность пребывания человека в космическом вакууме за один выход выросла от 12 минут (А. Леонов, 18 марта 1965 года) до 9 часов (Д. Восс и С. Хелмс, выход из американского челнока «Дискавери» 11 марта 2001 года для работ на МКС). Создание и поддержание в рабочей форме МКС вообще было бы невозможно без продолжительных выходов в открытый космос и выполнения огромного объема монтажных и ремонтных работ.

Предшественницы МКС – советские орбитальные станции «Салют», «Мир» и американская «Скайлэб» в процессе эксплуатации неоднократно усложнялись, и срок их службы многократно продлевался. Соответственно, повышалась вероятность возникновения неисправностей и насущной становилась необходимость контроля состояния отдельных узлов и агрегатов, в том числе находящихся снаружи – в открытом космосе. Интенсивность выходов выросла в несколько раз – если первая сотня выходов в открытый космос набралась за 27 лет, то вторая сотня в три раза быстрее – всего за 9 лет.

За историю пилотируемой космонавтики было совершено 240 выходов в открытый космос (данные на 1 февраля 2005 г.). Наибольшее количество выходов в открытый космос совершил Анатолий Соловьев. На его счету их 16 суммарной продолжительностью 78 часов 32 минуты. 10 выходов суммарной продолжительностью 42 часа совершил Сергей Авдеев. Среди американцев лидирует Джерри Росс – 9 выходов в открытый космос, он провел за бортом 58 часов.