为离开座舱改造飞船
上升2号的核心目标，是让宇航员离开加压座舱，在真空和失重条件下活动后返回。谢尔盖·科罗廖夫领导的第一特别设计局在上升号飞船基础上研制3KD型，把三人座椅配置改为两人，以容纳穿航天服的乘员。指令长帕维尔·别利亚耶夫留在舱内操纵系统，阿列克谢·列昂诺夫负责舱外试验。
为避免整个座舱失压，工程师采用外接“伏尔加”充气气闸。第一特别设计局参与总体设计，盖伊·谢韦林领导的第918工厂制造气闸并研制“金雕”航天服。气闸发射时折叠，入轨后展开至约2.5米长；背负式生命保障装置为列昂诺夫提供独立供氧，约5米长的系绳兼作安全连接与通信线路载体。
训练与无人验证并不平顺
两名宇航员反复练习气闸控制、舱门开闭与出入动作，在图-104飞机抛物线飞行中体验短时失重，也参加低压环境测试。列昂诺夫后来在《教科文组织信使》中记述，他们不只是学习操作，还参与设备试验并向设计人员提出修改意见。
1965年2月22日发射的无人验证飞船“宇宙57号”完成了多项气闸操作，却因地面指令异常触发下降程序，随后自毁，未能验证完整返回过程。工程团队又利用“宇宙59号”测试带气闸连接环的返回舱；3月15日的成功着陆，为载人任务继续进行提供了重要依据。
发射与十二分钟的开放太空活动
1965年3月18日07时00分协调世界时，即莫斯科时间10时，上升2号从拜科努尔发射场升空。入轨后，别利亚耶夫展开气闸，帮助列昂诺夫穿戴生命保障背包并检查连接。列昂诺夫进入气闸后，内舱门关闭，气闸减压至接近外部真空，随后开启外舱门。
约08时35分协调世界时，列昂诺夫离开气闸，成为首位在开放太空活动的人。他观察到黑海、高加索和西伯利亚河流，试验推离飞船与利用系绳返回的动作。舱外电视摄像机把画面传给舱内和地面，电影摄影机记录活动；系绳中的电话线路维持他与同伴及控制中心的联系。
他在开放太空停留12分9秒；气闸从减压到关闭外舱门的过程则持续约23分41秒。前者是舱外自由活动时长，后者包括出入气闸等操作。
重新进入气闸比离开更困难
加压航天服限制了列昂诺夫的动作，手脚在服内的位置发生变化，原定脚先进入气闸的方式难以完成。他降低服内压力以改善活动能力，改为头先钻入狭窄气闸，再费力调整身体方向，关闭外舱门并重新加压，最终回到座舱。
后来的航天史依据公开资料，记录了列昂诺夫降压、转身和高度疲劳的经过。加压服、背包与狭窄舱口共同限制了动作，使真实飞行中的返回操作比地面训练更吃力。气闸能够保持座舱压力，宇航员出入气闸时的活动空间和服装灵活性则仍需改进。
自动返回故障与森林着陆
完成舱外活动后，飞船抛弃气闸，继续在轨飞行。舱内随后出现氧浓度偏高等环境控制问题；预定返回时，自动定向系统发生故障，制动发动机未按计划点火。科罗廖夫团队决定改用人工定向，地面工程师计算并传送操作资料，别利亚耶夫借助光学装置调整姿态，列昂诺夫协助固定其身体。
飞船于3月19日09时02分协调世界时着陆，飞行约26小时2分。返回舱落在彼尔姆西北的积雪森林，偏离预定落区约386公里。密集树木使直升机无法直接降落；两人先靠空投保暖用品度过一夜，救援人员次日抵达后又共同留宿，直至3月21日才由直升机运至彼尔姆机场。着陆结束了在轨任务，人员回收则晚了两天。
参考：[1]
留下影像，也留下工程限制
上升2号取得的主要成果，是在真实轨道环境中验证气闸出入、独立生命保障、系绳通信和舱外人体活动，并留下可反复分析的电视及电影影像。列昂诺夫对推离、旋转与拉绳接近飞船的观察，也把失重动作控制从训练场带到了开放太空。
返回气闸的困难、舱内环境异常、人工返回及偏远地区救援，也暴露出航天服灵活性、座舱操作布局、自动与人工系统配合、着陆搜索保障等问题。机组通过降压、人工定向和地面协助完成任务，舱外生存得到验证，后续活动所需的操作条件也由这些经历显现出来。