Наземные тренировки. Одновременно с началом доработки корабля Восход к подготовке к полету приступили два экипажа космонавтов Алексей Леонов с Павлом Беляевым и их дублеры Виктор Горбатко и Евгений Хрунов. Леонов вспоминал В конце 1963 года мы посетили опытно-конструкторское бюро Королева, где изготавливались корабли и мы изучали космическую технику. Нас встретил Сергей Павлович, провел в цех и показал макет корабля Восход, снабженного какой-то странной камерой.
Заметив наше удивление, он сказал, что это шлюз для выхода в свободное космическое пространство. Сергей Павлович предложил мне облачиться в скафандр и попробовать выполнить эксперимент. После двухчасовой работы, во время которой мне пришлось изрядно потрудиться, я высказал Королеву свои соображения. Помню, сказал, что выполнить задание можно, надо только все хорошо продумать.
Во время тренировок для более свободного владения своим телом космонавты выполняли специальный комплекс физических упражнений, прыгали с высоты в воду, тренировались на батуте, спускались на парашюте, проводили занятия на специальном устройстве свободно вращающейся скамье Жуковского. Работа на тренажерах, имитирующих безопорное пространство, должна была помочь космонавтам увереннее чувствовать себя в открытом космосе. Тренировались космонавты и в условиях настоящей невесомости, но лишь кратковременно в летящем по особой траектории самолете.
Десятки раз, вспоминает Леонов, мы поднимались в воздух и в короткие отрезки времени шаг за шагом оттачивали все детали по выходу в открытый космос и по входу в кабину космического корабля. Для этого в просторном салоне самолета ТУ-104 был установлен макет кабины Восхода-2 со шлюзовой камерой в натуральную величину. Самолет разгонялся, пикируя вниз, и круто уходил вверх, выполняя фигуру высшего пилотажа горка, во время которой и наступала невесомость.
Качество получающейся невесомости при этом всецело зависело от мастерства пилота, который, опираясь только на данные собственного вестибулярного аппарата, заставлял самолет лететь точно по параболе, имитируя свободное падение. При каждом таком маневре невесомость длилась чуть больше 20 секунд, и за это время космонавтам нужно было выполнить запланированную часть тренировки. За 1,5 часа полета самолета делалось 5 таких горок, и в общей сложности набиралось около 2 минут невесомости.