Практическую работу по созданию многоцелевого космического корабля «Союз» (заводское наименование: 7К-ОК, изделие 11Ф615) Сергей Павлович Королев и его соратники начали еще в 1962 году. Первоначально сами конструкторы планировали, что летать их детище начнет с четвертого квартала 1964 года. Но из-за организационных, технологических и финансовых проблем изготовление космического корабля «в металле» все откладывалось и откладывалось. Только во второй половине 1965 года в сборочных цехах фирмы Сергея Павловича Королева появились первые «Союзы».
Космические корабли «Союз» были новым этапом в развитии пилотируемых космических аппаратов. Наличие двух жилых отсеков – кабины космонавта (спускаемого аппарата для возвращения на Землю) и бытового (или орбитального) отсека, предназначенного для проведения научных исследований и отдыха, – надежные бортовые системы, экономичные двигательные установки, разнообразное научное оборудование и широкие возможности для маневров в полете обеспечивали выполнение кораблями серии «Союз» разносторонней программы комплексных научных и технических исследований.
Способность кораблей «Союз» маневрировать – совершать управляемое движение в космическом пространстве, сближаться с другими космическими аппаратами и проводить маневры на околоземных орбитах, – имела большое значение для создания пилотируемых научно-исследовательских станций, состоящих из нескольких автономных частей, поочередно доставляемых на космическую орбиту.
Первый запуск космического корабля «Союз» в беспилотном варианте был осуществлен 28 ноября 1966 года. К сожалению, космический корабль не удалось вернуть на Землю из-за неправильно задействованных исполнительных органов управления движением и стабилизации. 30 ноября 1966 года корабль был ликвидирован системой аварийного подрыва.
Второй испытательный беспилотный запуск был запланирован на 14 декабря 1966 года. Но в момент запуска двигателей ракеты-носителя произошло их аварийное отключение. Ракета взорвалась прямо на стартовой позиции. Была разрушена стартовая площадка № 31.
Третий испытательный беспилотный запуск космического корабля «Союз» состоялся 7 февраля 1967 года. После двухсуточного полета на «Союзе» была включена двигательная установка, и он пошел на посадку. Но в результате ненормальной работы системы ориентации спускаемый аппарат вместо управляемого полета в атмосфере Земли совершил баллистический спуск. Во время торможения в воздушной среде от тепловых нагрузок у него прогорело днище. В довершение ко всему спускаемый аппарат сел не на грунт, а на лед замерзшего Аральского моря. Лед под разогретым во время спуска в земной атмосфере космическим кораблем растаял, и спускаемый аппарат затонул.
В феврале – апреле 1967 года результаты трех беспилотных пусков космического корабля «Союз» были тщательно проанализированы. Из трех запусков полностью успешным не был ни один. Было совершенно ясно, что космический корабль «Союз» нуждается в серьезной доработке и дополнительных беспилотных испытаниях. Но близился Всемирный день солидарности трудящихся 1 мая. К тому же на дворе был 1967 год – год пятидесятилетия Великой Октябрьской социалистической революции. По сложившейся в Советском Союзе традиции эти праздники нужно было встретить новыми победами в космосе. Поэтому на три подряд неудачных беспилотных испытательных полета руководители советской космонавтики просто закрыли глаза и приняли решение о проведении первого пилотируемого полета на космическом корабле «Союз».
16 ноября 1966 года были окончательно сформированы два экипажа для выполнения первого полета по новой программе. Предполагалось, что на «Союзе-1» полетит Владимир Комаров (дублер – Юрий Гагарин). Планировалась стыковка в космосе с «Союзом-2», на котором должны были стартовать на орбиту Валерий Быковский, Алексей Елисеев и Евгений Хрунов (дублировали их соответственно Андриян Николаев, Валерий Кубасов и Виктор Горбатко).
Георгий Береговой первоначально не планировался для участия в первых полетах «Союзов». Но ситуация изменилась 7 декабря 1966 года. В этот день Н. П. Каманин, С. А. Руденко, В. П. Мишин и К. А. Керимов рассмотрели и утвердили списки кандидатов в экипажи орбитальных кораблей «Союз» и лунных кораблей Л-1. Для предстоящих полетов на пяти кораблях серии «Союз», кроме уже готовящихся двух экипажей (Комаров, Быковский, Хрунов, Елисеев и Гагарин, Николаев, Горбатко, Кубасов), было решено готовить еще два экипажа. Один из экипажей было предложено сформировать в составе: Георгий Береговой, Владимир Шаталов, Владислав Волков и Олег Макаров.
С началом практической подготовки к космическим полетам тянуть не стали. Уже на следующий день после принятого на том декабрьском совещании решения – 8 декабря 1966 года – новый экипаж в составе Георгия Берегового, Владимира Шаталова, Владислава Волкова и Олега Макарова приступил к полетам на невесомость на самолете «Ту-104». По плану подготовки к космическому полету сразу же начались и практические занятия космонавтов в барокамере ТБК-60.
Старт «Союза-1» с космонавтом Владимиром Михайловичем Комаровым на борту был намечен на раннее утро 23 апреля 1967 года. Неприятности начались после выхода космического корабля на орбиту. Владимир Комаров доложил, что не раскрылась одна из двух панелей солнечных батарей. Это означало, что корабль получал только половину положенного электропитания. Кроме того, вышел из строя датчик солнечно-звездной ориентации. Владимиру Комарову приходилось вручную ориентировать корабль.
В это время на Байконуре готовили к старту второй космический корабль «Союз» с экипажем из трех человек – командир корабля Валерий Федорович Быковский, бортинженер Алексей Станиславович Елисеев и космонавт-исследователь Евгений Васильевич Хрунов. Запуск «Союза-2» намечался на 24 апреля 1967 года. «Союз-1» должен был сблизиться и состыковаться с космическим кораблем «Союз-2». Космонавты Алексей Елисеев и Евгений Хрунов в скафандрах через открытый космос переходили из «Союза-2» в «Союз-1». Затем космические корабли расстыковывались и поочередно возвращались на Землю.
Но выявленные серьезные неполадки в работе бортовых систем «Союза-1» делали невозможной реализацию всей этой программы космического полета двух кораблей. Поэтому было принято решение о досрочной посадке «Союза-1» и отмене запуска второго корабля. 24 апреля 1967 года была включена двигательная установка космического корабля, произошло разделение его отсеков и спускаемый аппарат начал спуск в земной атмосфере. Владимира Комарова с нетерпением ждали на Земле. Но произошла катастрофа – роковым стал отказ еще одной системы, парашютной. На высоте 7 километров вытяжной парашют не смог вытянуть главный купол. А запасной закрутился вокруг строп вытяжного и не наполнился воздухом. Через несколько минут спускаемый аппарат врезался в грунт со скоростью около двухсот метров в секунду, топливо взорвалось, начался пожар…
Когда спасатели на вертолетах добрались до места посадки корабля, обломки спускаемого аппарата еще горели. Только через несколько часов из груды обгоревшего и искореженного металла, в которую превратился «Союз», смогли извлечь останки Героя Советского Союза, летчика-космонавта СССР Владимира Михайловича Комарова.
После гибели Владимира Комарова потребовалось провести более сотни конструкторских, технических и технологических доработок космического корабля «Союз» – настолько еще «сырым» был корабль.
Космический корабль «Союз» был возвращен на завод для проведения дополнительных испытаний бортовых систем. После доработок снова начались беспилотные испытания. 30 октября 1967 года была осуществлена первая автоматическая стыковка двух кораблей «Союз», запущенных на орбиту под названиями «Космос-186» и «Космос-188». Правда, стыковка была только механической, осуществить полный контакт двух кораблей не удалось.
Эксперимент с автоматической стыковкой было решено повторить. 15 апреля 1968 года два беспилотных «Союза» («Космос-212» и «Космос-213») осуществили стыковку, но уже с полным механическим и электрическим соединением кораблей. Внешне космические корабли отличались друг от друга только конфигурацией стыковочного узла: «активный» стыковочный узел имел форму штыря, а «пассивный» – конуса. В процессе стыковки «активный» космический корабль приближался к «пассивному». Штырь его стыковочного агрегата входил в ответный конус на «пассивном» корабле и фиксировался. После этого начиналось стягивание состыкованных кораблей, и они образовывали единый комплекс – «экспериментальную орбитальную станцию». Стыковочный агрегат этого типа так и назывался – «штырь-конус».