К выходу в открытое безвоздушное пространство готовились и в США, и в СССР, но первым осуществить эту беспрецедентную по тем временам задачу удалось советским ученым. После того как на орбите побывало 6 одноместных космических кораблей «Восток» (в том числе в июне 1963 года «Восток6» с первой женщиной-космонавтом Валентиной Терешковой), конструкторское бюро под руководством С.П. Королева приступило к созданию нового трехместного корабля «Восход». Одновременно с подготовкой полета экипажа из трех человек (его осуществили 12—13 октября 1964 года В. Комаров, К. Феоктистов и Б. Егоров) на базе «Восхода» было решено создать двухместный корабль для выхода человека в открытое безвоздушное пространство. При этом освободившееся после удаления третьего кресла пространство использовали для надевания скафандра и организации входа в шлюзовую камеру, который был врезан в основной люк корабля.
Поначалу предполагалась «постановка эксперимента по разгерметизации контейнера с заключенным в нем животным, находящимся в скафандре. После разгерметизации животное будет выдвинуто (или совершит самостоятельный выход) из космического корабля с последующим возвратом в корабль и приземлением совместно с кораблем». Но от такого шага решили отказаться, и не только потому, что эксперимент с животным потребовал бы разработки специального скафандра и другого сложного оборудования. Выход в открытый космос животного не дал бы ответа на главный вопрос: сможет ли человек ориентироваться и двигаться в столь необычной обстановке – ведь животное не предупредишь о том, что его ждет, и оно не расскажет потом о своих впечатлениях и ощущениях.
Проектная группа конструкторского бюро получила задание – разработать технические средства, обеспечивающие выход человека из космического корабля «Восход». Для этого специалисты проанализировали несколько вариантов выхода. Проще всего было использовать люк, который служил для посадки экипажа в корабль. Но потери воздуха при этом были бы слишком велики, и многие приборы в кабине корабля пришлось бы загерметизировать.
В результате проработки различных технических решений предпочтение было отдано варианту со шлюзовой камерой, которая представляет собой небольшое изолированное со всех сторон пространство, где временно находится одетый в скафандр космонавт, пока постепенно выпускается весь окружающий его воздух, после чего открывается люк наружу. Возвращение в корабль происходит в обратном порядке – закрытая изнутри и снаружи шлюзовая камера наполняется воздухом, после чего открывается внутренний люк и космонавт оказывается внутри корабля.
Сама камера была надувной и располагалась вне жесткого корпуса космического корабля. При выходе на орбиту в свернутом виде она помещалась под обтекателем корабля. А после выхода в космос перед спуском на Землю основную ее часть отстреливали и корабль входил в плотные слои атмосферы почти в обычном виде – имея лишь небольшой нарост в области входного люка. Проведенные заранее испытания на «Космосе-110» показали, что баллистика спускаемого отсека из-за остатков шлюзовой камеры не пострадала. Если бы «отстрел» камеры по каким-нибудь причинам не состоялся, то экипажу предстояло снова облачиться в скафандры и, разгерметизировав корабль и высунувшись в люк, вручную обрезать мешающую спуску на Землю шлюзовую камеру.
Понятно, что для выживания в условиях вакуума нужна была специальная одежда, за ее разработку взялось НПО «Звезда». В первые полеты космонавты отправлялись в спасательных скафандрах СК-1, весящих всего 30 кг, с автономным обеспечением кислородом на случай какой-нибудь аварии и так называемой положительной плавучестью – на случай, если вместо приземления произойдет приводнение. Но для выхода в космос и активной работы там были нужны принципиально другие «костюмы», с более мощной системой жизнеобеспечения, терморегуляции и защиты от солнечной радиации и космического холода.
Скафандр «Беркут», в котором тренировались и выходили в открытый космос космонавты, существенно отличался от того, в котором летали на «Востоках». Для повышения надежности ввели дополнительную резервную герметичную оболочку. Верхний комбинезон сшили из многослойной металлизированной ткани – экранно-вакуумной изоляции. По сути он представлял собой термос, состоящий из нескольких слоев пластиковой пленки, покрытой алюминием. Прокладки из экранно-вакуумной изоляции монтировались также в перчатки и в обувь. Наружная одежда предохраняла космонавта и от возможных механических повреждений герметичной части скафандра, так как шилась она из очень прочных искусственных тканей, не боящихся высоких и низких температур. Скафандр заметно потяжелел – добавила веса и система жизнеобеспечения. Она размещалась в наспинном ранце и включала кроме системы вентиляции еще два 2-литровых баллона с кислородом. На корпусе ранца крепился штуцер для их заправки и окошко манометра для контроля за давлением. На случай нештатной ситуации в шлюзовой камере имелась резервная кислородная система, соединяемая со скафандром при помощи шланга.