在發射前的關鍵時刻，東方1號飛船的艙門出現故障。加加林也沒有按計劃進入預定軌道，而是飛得更高。尤其是不久前的一次試射已經失敗，飛船在發射後幾秒就爆炸了。
在成功發射東方1號飛船後，蘇聯向世界宣佈它是首個成功完成108分鐘太空飛行（後來有消息稱確切時間是106分鐘）的國家。
據俄羅斯太空網報道，在1961年4月12日那個歷史性的早晨，莫斯科時間7點20分，加加林與地面指揮站進行首次無線電通話後，總設計師謝爾蓋·科羅廖夫下令關閉已載有宇航員的飛船艙門。技術人員伊萬諾夫斯基、莫羅佐夫和斯科普佐夫共同關閉了重達100公斤的艙蓋，並用30顆專用螺栓擰緊，確保飛行安全。
然而意外發生了。在發射控制室中，指示逃生艙門啟動機制的三盞指示燈中有一盞沒有亮起。
這意味著發射無法進行，或者飛行將面臨嚴重危險。科羅廖夫要求技術人員打開艙門重新關閉。這一次成功了，三盞燈都亮了，原因是伊萬諾夫斯基在第二次關閉前用螺絲刀稍微調整了故障觸點。
所有人離開發射臺，只有加加林獨自坐在東方1號飛船的座艙中，肩負人類的歷史使命：首次飛向太空，如同漫長星辰征程的第一步。
一切準備就緒，只待歷史時刻的到來。在莫斯科時間9點07分之前的瞬間，東方1號飛船噴出火焰，咆哮著飛向萬里無雲的藍天，機頭朝向東方，正如它的名字。位於哈薩克斯坦拜科努爾航天發射場的發射臺在下方逐漸模糊。
在飛船內，加速度帶來的壓力壓在這位首位宇航員身上。他的心跳飆升至150次，但他已為此接受過嚴格訓練，這是每個宇航員離開地球時必須經歷的。有一刻加加林彷彿僵硬了，無法說話。地面上的人們非常擔心。
指揮官科羅廖夫在無線電中幾乎喊道：“雪松，雪松，你怎麼樣？”雪松是飛行的代號。科羅廖夫臉色驟變，他握著話筒的手在顫抖，直到聽到加加林的回答才放鬆下來。事實上，此前許多進行試驗發射的狗都無法“返回”，只有幸運的別爾卡和斯特雷爾卡這對狗除外。
後來解密的許多文件顯示，東方1號的發射執行得過於倉促。總設計師科羅廖夫和一些其他領導在美蘇冷戰的壓力下，對某些技術問題過於迅速地做出了決定。
俄羅斯太空網記錄道：“發射後兩分半鐘，飛船的整流罩像兩片花瓣一樣猛烈分離並脫落，露出了下方舷窗外的壯麗景象。‘太美了！’加加林在看到其中一片鼻錐花瓣緩緩從火箭上脫落，背後是美麗的地球表面時驚呼道。”
隨後火箭的第三級被激活，將飛船加速到接近每秒8公里的速度，這是起飛約10分鐘後達到軌道所必需的。據科羅廖夫稱，發射後約13分鐘，加加林成為首個進入地球軌道的人。太空時代邁出了極其重大的一步。
東方1號飛行的遠地點高度為327公里，遠高於計劃中設定的230公里軌道。由於這艘首次載人飛船缺乏備用制動發動機，其飛行軌道被設定在約230公里處，這樣高度可以減緩飛船速度，使其在發射後5-7天返回大氣層著陸。
飛船的氧氣、食物、水和其他消耗品僅準備了10天的量。然而，東方1號實際到達的高軌道數據意味著飛船需要超過兩週才能返回地球。因此，如果制動發動機失靈且沒有備用，加加林可能會在軌道上緩慢死去。
1961年4月12日莫斯科時間9點25分，加加林呼叫地球，被位於蘇聯遠東地區堪察加半島的地面站Zarya 3接收。俄羅斯太空網從解密文件中記錄了這些對話。其中Kedr是加加林的代號，Karpenko是地面聯絡員：
Kedr（加加林）：呼叫Zarya 3，你聽清了嗎？
Kedr：Zarya 3，你聽清了嗎，你聽清了嗎？聽不到Vesna（短波地面站），聽不到Vesna。
Zarya 3（Karpenko）：明白；我們聽得很清楚。
Kedr：飛行進展順利，一切正常。你有什麼要告訴我的嗎？
加加林的返回之旅最初進展順利。制動發動機於10點25分啟動。加加林在日記中寫道：“TDU（制動發動機）一關閉，就發生了一次猛烈震動。飛船開始以極高速度繞軸旋轉。地球在Vzor（窗口）中從上到下、從右到左移動。旋轉速度約為每秒30度，不低於……
一切都在旋轉。有一瞬間我看到了非洲——那是在非洲上空——另一瞬間是地平線，再一瞬間是天空。我幾乎來不及遮擋陽光以免刺眼。我把腳伸向窗戶（底部）但沒有拉上窗簾。我想自己弄清楚發生了什麼。”
根據飛行設置，加加林的返回艙應在軌道降低結束後10-12秒內與設備艙分離，但這一情況並未發生。飛船在接近大氣稠密層時繼續劇烈旋轉。最終，分離發生在10點35分，當時飛船正在地中海上空。
當返回艙衝入大氣層時，人類首位宇航員看到窗外出現一道熾熱的紅光，伴隨著隔熱層逐漸燒燬的噼啪聲。
“有那麼一刻，大約2-3秒，控制儀表上的數據開始模糊。我眼前開始變灰。我努力保持冷靜。這起了作用，一切似乎恢復了正常。”
艙內出現焦糊味，但幸運的是隻是短暫地飄過。著陸繼續進行並保持安全。在距地面7公里高度時，艙門打開，加加林被彈射出去。
那是莫斯科時間10點42分。宇航員彈射座椅成功彈出並自由落體。主降落傘和備用降落傘依次打開。加加林帶著兩把降落傘著陸。這個過程持續了大約六分鐘，加加林在打開宇航服閥門呼吸空氣時遇到困難，但他最終成功了。
在薩拉托夫市捷爾諾夫斯基區斯梅洛夫卡村附近剛耕過的田地上，印下了加加林重返地面的第一個腳印，時間是在10點55分（另一消息源稱是10點53分）。
當地一名護林員的妻子安娜和她的孫女正在附近種土豆，看見了這個穿著橙色衣服的男人。他們用俄語互相打招呼。在最初的慌亂之後，安娜幫加加林解開頭盔鎖，並請他喝了牛奶。
附近第40218防空部隊指揮官阿赫梅德·加西耶夫少校也在幾分鐘後趕到。加加林舉手向加西耶夫敬禮報告：“中尉加加林。安全著陸。”加西耶夫以緊緊的擁抱回應。加加林降落在預定著陸點東北方向300公里處。
1961年4月14日，加加林乘坐伊爾-18飛機抵達莫斯科，由一組戰鬥機隆重護航。在跑道上，總書記尼基塔·赫魯曉夫和其他許多人迎接了這位從太空歸來的蘇聯首位英雄。
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越南中文社
