Личный состав отдела набирался из солдат и сержантов, проходивших срочную службу в авиачастях. Требования по здоровью были жесточайшие – из тысяч обследованных отбирались единицы. Первые военнослужащие начали прибывать в ГНИИИ авиационной медицины с августа 1953 года, и тогда же на территории института начала действовать войсковая часть 64688. Численность испытателей в разные годы варьировалась от 10 до 70–80 человек (например, в 1961 году в испытаниях участвовали 83 человека). Общее число испытателей, прошедших институт, составляет около 970 человек.

Располагались испытатели в кубрике на втором этаже здания бывшей гостиницы «Мавритания» на Петровско-Разумовской аллее, дом 12А. Вместе с ними жили механики по обслуживанию центрифуги и барокамеры. На первом этаже находилась сама барокамера, прозванная «Комсомолкой». Центрифуга была немецкая, трофейная, с вращающей «лапой» в 7 метров, и размещалась в новой пристройке к «Мавритании»

Испытания проводились в предельно допустимых для человеческого организма условиях. Например, требовалось выяснить, под каким углом надо расположить кресло, чтобы пилот смог выдержать жесткую посадку, и какую максимальную скорость падения перенесет его позвоночник без угрозы быть сломанным. Для этого между двумя 14-метровыми мачтами расположили кресло, которое падало на бетонную площадку с амортизаторами. Те имитировали разные типы грунта – мягкий, средний, жесткий. В ходе эксперимента только четверо испытателей решились на серьезные перегрузки, но поскольку с каждым экспериментом риск возрастал, трое от дальнейшего участия в программе отказались. Оставшимся храбрецом был Джон Иванович Гридунов – он и стал обладателем мирового рекорда в этом экстремальном виде «спорта» – 50 g.

Еще один его рекорд был поставлен на центрифуге – 18,5 g при медленном увеличении нагрузок. Благодаря Гридунову авиационные медики вынесли вердикт о том, что взрослый тренированный человек спокойно выдержит нарастающую перегрузку до 10 g и кратковременную ударную перегрузку в 25 g. Именно эти данные определили позднее конечный вид корабля «Восток» и схему приземления его спускаемого аппарата.

Заслуживает внимания еще один уникальный эксперимент, проведенный отделом № 7. Специалисты ГНИИИ авиационной медицины знакомились с исследованиями, которые проводили в области их профессиональных интересов зарубежные коллеги. В частности, в США довольно много времени и сил было потрачено на изучение влияния полной обездвиженности (гипокинезии) на человека, находящегося в воде. Исследования показали, что человек может находиться в таком состоянии без вреда для здоровья не более шести суток. Но советские испытатели пошли на рекорд. Двадцатилетний ефрейтор Леонид Викторович Сидоренко пробыл в бассейне (в плавках и шапочке) в неподвижности двенадцать суток, а потом смог выполнить полный цикл физических упражнений! Впрочем, целесообразность подобного опыта была поставлена под сомнение, и в программу тренировок будущих космонавтов погружения в бассейн не вошли.

Очень рискованными были так называемые высотные эксперименты, проводимые в барокамере. Ими занимался майор медицинской службы Акаки Согратиевич Цивилашвили. В начале 1950-х годов авиационные медики имели смутное представление о том, что произойдет при мгновенной разгерметизации и падении давления от одной атмосферы до нуля. Поэтому сначала эксперименты проводились на крысах, кроликах и собаках. В ходе этих исследований животных бинтовали, предупреждая раздутие органов – так появился высотно-компенсирующий костюм. Вскоре в подобном костюме в барокамеру уже мог войти человек.

Акаки Цивилашвили вспоминал:

«Для моих экспериментов испытателей среди солдат подбирали специально. Не каждый подходил. Эксперименты шли каждый день, но каждому из испытуемых нельзя было участвовать в них более одного раза в неделю.

Мы работали очень дружно. Ребята были для нас как родные. У нас не было отношений „полковник“ – „солдат“. Конечно же, за каждого переживал. Как-то во время одного из экспериментов проверили пульс, в том числе у меня. У испытуемого в барокамере он был 70. А у меня, рядом с ней, – 150. Тяжелые эксперименты были. Очень тяжелые. Потому что рискованные.

Много ребят через меня прошло, многих помню, хотя был на экспериментах долго – с 1954 по 1972 год. Без теплоты отношений работать нельзя. Это основа доверительности. Очень важно было, чтобы испытатель откровенно и правильно оценил воздействующий фактор. Участники после каждого эксперимента оставляли у меня в протоколе свое заключение, мнение».

Однако будущему космонавту угрожали не только внезапные перепады давления. Мог нарушиться процесс газообмена, и тогда кабина начала бы наполняться углекислым газом. Специалисты считали, что опасным для здоровья является содержание углекислого газа в 3,7 %. Однако испытатели смогли провести месяц в барокамере при 5,2 % и при этом не утратили работоспособность!

Но если перегрузки, разгерметизацию, нарушение в работе систем жизнеобеспечения и катапультирование еще можно было имитировать в земных условиях, то как быть с невесомостью? Для отработки этого состояния в Летно-исследовательском институте (ЛИИ) в Жуковском с февраля 1960 года начались полеты по параболической траектории летающей лаборатории «Ту-104А» (борт № 42396). Первый пробный полет выполнил заслуженный летчик-испытатель Сергей Николаевич Анохин. Целью рейса было выяснить, какие доработки нужно внести в системы «тушки», чтобы она могла беспрепятственно пикировать – только так в ее салоне могла на короткое время возникнуть динамическая невесомость. По итогам были внесены изменения в конструкцию масло-топливоподачи – это помогло избежать помпажа двигателя. Внутри салона убрали перегородки, буфетный отсек и все пассажирские кресла. Пол покрыли многослойной пористой резиной, чтобы испытатели не повредили конечности после «плавания» в невесомости.

С 1961 года полеты лаборатории проводились регулярно. На высоте 6 км она разгонялась на форсаже, затем «прыгала» на 9 км и пикировала с выходом на прежний уровень. В каждом полете невесомость продолжительностью полминуты создавалась до 28 раз. Понятно, что до и после этих периодов все, кто находился на борту, испытывали перегрузки от 1,5 до 1,8 g. И здесь тоже появились свои рекордсмены. Например, врачу-экспериментатору Леониду Алексеевичу Китаеву-Смыку пришлось побывать в кратковременной невесомости 2580 раз!

Самим испытателям отдела № 7 на орбиту отправиться было не суждено, а имена многих из них на десятилетия засекретили. Однако своим героическим трудом они создали тренировочную базу для будущих космонавтов, а главное – доказали, что человеческий организм куда более устойчив к тяготам космического путешествия, чем полагали теоретики.

К проработке вариантов пилотируемого космического корабля в ОКБ-1 приступили в инициативном порядке, когда стало ясно, что «Р-7» полетит. Имея в своем распоряжении носитель с грузоподъемностью свыше 5 т, Сергей Королев собирался реализовать нормальный запуск с первой космической скоростью, а не прыжок по баллистической траектории, как планировал ранее для «Р-5А».