O Projeto Voskhod (Voskhod, em russo, significa "alvorada") seguiu-se ao Projeto Vostok, tendo sido um passo intermediário entre este e o Projeto Soyuz, que estava planejado para 1966.
Os objetivos do Projeto Voskhod eram: 1) executar vôos orbitais com mais de um astronauta; 2) efetuar testes de vôo adicionais, e 3) efetuar uma caminhada espacial (EVA - extra-vehicular activity), para avaliar a capacidade humana em realizar tal tarefa a contento.
| Foi utilizado um módulo de descida Vostok adaptado, com o peso bastante aumentado (cerca de 5.500 quilos). O comprimento máximo era de 5 metros e o diâmetro máximo de 2,43 metros. A grande diferença em relação às naves Vostok era a montagem de um conjunto de retrofoguetes no nariz da nave, que era utilizado na descida suave da Voskhod. Este dispositivo permitia que a nave pousasse com seus astronautas a bordo, sem exigir que os mesmos utilizassem assentos ejetores nem pulassem de pára-quedas, como acontecia com a Vostok. |  |
 | A Voskhod podia conduzir até 3 astronautas num espaço não muito maior do que o da nave Vostok. A Voskhod 2 estava equipada para permitir uma caminhada espacial. A nave, da mesma forma que acontecia com a sua antecessora, se posicionava corretamente na reentrada por gravidade, voltando o seu escudo térmico e os retrofoguetes para baixo. Os pára-quedas diminuiam a velocidade da nave até uma velocidade de 10 m/s. Próximo ao solo, os retrofoguetes disparavam, reduzindo a velocidade para cerca de 1 m/s. O pouso era bastante suave. Tal como acontecia com a nave americana Gemini, os assentos da Voskhod eram muito apertados. |
| A Voskhod era uma nave potencialmente insegura, pois não possuia assentos ejetores nem torre de escape para casos de emergência. Os assentos eram montados de forma transversal à posição do assento da Vostok, o que exigia que os astronautas virassem o pescoço para visualizar o painel de instrumentos, que permanecia na posição original. |  |
O peso da nave Voskhod, maior que o da Vostok, obrigou o uso de um foguete mais potente, conhecido como Soyuz SL-4, que inseria a nave numa órbita mais alta. Nesta altitude não ocorria mais a decadência orbital automática, de modo que a Voskhod tinha um retrofoguete de combustível sólido, para evitar que permanecesse eternamente em órbita.
Aparentemente houve uma série de testes mal sucedidos com a nave Voskhod, que teriam custado a vida de diversos macacos. Korolev queria se certificar do funcionamento correto do sistema de pouso suave, o que conseguiu no dia 6 de outubro de 1964, com o lançamento e recuperação do Kosmos 47 (modelo 3KV - para 3 astronautas, não tripulado).
Voskhod 1
O Programa Voskhod teve apenas duas missões tripuladas, mas ambas bateram recordes. A Voskhod 1 (modelo 3KV), lançada em 12 de outubro de 1964, foi a primeira nave a transportar mais de uma pessoa. A tripulação de três pessoas incluía um piloto (Vladimir Komarov), um médico filho de um político altamente influente (Boris Yegorov) e um projetista de naves (Konstantin Feoktistov, que aceitou o risco para prestigiar a equipe de projeto e Korolev pessoalmente). Os sistemas de suporte a vida não apresentaram problemas neste que foi o vôo de maior duração até essa época (3 dias-homem no espaço). Os demais sistemas da nave também funcionaram a contento.
Enquanto a nave estava no ar, Nikita Kruschev foi derrubado. A equipe da Voskhod 1 recebeu a contragosto a ordem de retorno imediato, encerrando a missão antes do esperado; o vôo durou apenas 1 dia.
Foram acionados os retrofoguetes, a nave reentrou na atmosfera, a 7 km de altura foram acionados os pára-quedas. A tripulação foi resgatada após o pouso suave, graças ao funcionamento dos retrofoguetes de pouso.
Nesta época, a NASA lançava a Gemini 2, segundo teste não tripulado da série, em 19 de janeiro de 1965.
Como preparação para o próximo vôo, Korolev lançou, em 22 de fevereiro, o Kosmos 57 (modelo 3KD - para 2 astronautas equipado para caminhada espacial), não tripulado, com relativo sucesso, apesar de a cápsula ter sido explodida acidentalmente por um comando errado proveniente do controle da missão.
Voskhod 2
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Leonov se preparou na câmara de pressurização inflável da nave (diâmetro de 1,2 metros e comprimento de 2,5 metros) durante cerca de uma hora antes de sair para o espaço, respirando uma atmosfera rica em oxigênio, para reduzir o teor de nitrogênio em seu sangue, e assim evitar uma possível embolia. Então pressurizou o seu traje espacial, ajeitou o capacete, verificou seus sistemas de oxigênio e sobrevivência. Belyayev, o astronauta que permaneceu a bordo, fechou a escotilha, e Leonov saiu para o espaço, onde ficou durante os dez minutos previstos.
Teve dificuldades para reentrar na câmara, pois seu traje se havia expandido; lutou durante mais de oito minutos até voltar ao interior da nave. Meses depois, o astronauta norte-americano Edward White passaria pela mesma experiência ao voltar para a nave Gemini 4, após ter realizado a sua caminhada espacial, em 3 de junho de 1965.
Posteriormente, ocorreu um problema de despressurização na Voskhod 2. Na primeira tentativa de reentrada, na décima sétima órbita, os retrofoguetes primários falharam, o que obrigou ao uso manual dos retrofoguetes de pouso, uma órbita depois. O módulo de serviço não se separou completamente, tal como acontecia com as naves Vostok, colocando a nave e a tripulação em risco, ao girar violentamente e sem controle.
O pouso ocorreu nos Montes Urais, longe do ponto previsto. Após o pouso, a tripulação passou a noite na floresta, ameaçada por lobos e nevascas, até ser localizada e resgatada no dia seguinte.
A respeito da sua experiência solitária durante o primeiro passeio espacial, Alexey Leonov escreveu em seu diário: "Diante de mim, a Voskhod flutuava no espaço, com suas antenas que mais pareciam os bigodes de um monstro que apalpasse o vazio do cosmo. As vigias eram como enormes olhos que acompanhavam todos os meus movimentos, assim como as câmaras de televisão que me observavam. Tudo era negro. No céu negro, as estrelas não cintilavam. O Sol parecia um enorme disco incandescente, incrustado no veludo negro do céu cósmico, num aspecto totalmente oposto ao que havíamos nos habituado na Terra. Olhando para baixo de mim, contemplei o nosso planeta, com a cor azul do céu. Observei o Mar Cáspio, a bacia azul da baía de Novorossiski e as montanhas do Cáucaso."
No dia 14 de janeiro de 1966 ocorreu a maior de todas as perdas do programa espacial soviético: a morte de Sergei Korolev, em uma mesa de operações, em conseqüência de hemorragia interna, durante uma operação de rotina. Isto desestruturou o programa espacial soviético técnica e administrativamente.
Em 22 de fevereiro de 1966 foi lançado o bio-satélite Kosmos 110 (modelo 3KV), contendo a bordo os cachorros Verterok e Ugolyok. O vôo, com uma duração de 20 dias, serviu como um teste de longa permanência no espaço, o que deveria ser repetido, posteriormente, por uma tripulação humana. A nave foi lançada dentro do cinturão radioativo de Van Allen para medir os efeitos da radioatividade nos cães. Um deles tinha recebido drogas anti-radioativas, e o outro não. Os dois cães estavam amarrados na nave, em compartimentos isolados. Dois cães semelhantes foram submetidos ao mesmo confinamento em terra, para efeitos de comparação.
O resultado da experiência foi desanimador: os dois cães lançados ao espaço haviam sofrido uma grande perda de cálcio nos ossos, e estavam tão fracos que tiveram dificuldades em se mover durante 10 dias após o pouso.
Após um problema com Georgiy Katys (que seria acompanhado por Boris Volynov), o vôo da Voskhod 3, previsto para ter uma duração de 19 dias, foi transferido para 6 de janeiro de 1967, com outro astronauta (Georgi Shonin), e finalmente cancelado.
A Voskhod 4 seria tripulada por duas mulheres (Valentina Ponomaryova e Irina Solovyova). Ambos os vôos previam EVAs (passeios espaciais) e pesquisas diversas. Em virtude da insegurança da nave e dos resultados assustadores colhidos com o experimento do Kosmos 110, foram cancelados os vôos posteriores, e os soviéticos se concentraram na construção da nave Soyuz. Os vôos cancelados foram as Voskhods 3 e 4.
As cápsulas Voskhod ainda foras utilizadas como bio-satélites, em missões similares à do Kosmos 110, mas sem qualquer vinculação com o Programa Voskhod. Receberam os nomes de Kosmos 605, Kosmos 690, Kosmos 782, Kosmos 936, Kosmos 1129, Kosmos 1514, Kosmos 1667 e Kosmos 1887.
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