最后获得的方案虽然看似很复杂，而且具有一定的危险性，但能解决很多技术问题：在7千米的高度先释放出引导伞，之后在4千米的高度释放减速伞，最后在2．5千米的高度释放主伞。坐在座椅中的宇航员在引导伞打开之前，就以20米/秒的速度被弹离返回舱。开始座椅先弹出引导伞，以消除可能出现的翻滚。在4千米的高度，座椅解锁，宇航员的主伞开始工作，更直白地说，是将宇航员从座椅上拉出来——宇航员和座椅将分别落地。如果主伞出现故障，还有备用伞。宇航员落地速度不能超过5 米/秒，返回设备不超过10米/秒。当然，人们也考虑到打开舷窗和座椅弹出过程中可能出现故障，这时宇航员将在舱内着陆，这种情况被称为硬着陆（因为没有采用任何一种软着陆装置或缓冲装置），但是在任何一种情况下，都能保证宇航员生存。设计师们最担心的是如果舷窗被“焊住”——这时宇航员无法自行离开舱体，将对他是一个威胁。
为了进行太空观测，返回舱上设计了3 个透光的窗户。第一个设置在宇航员头顶，是可以打开的入口舷窗。第二个设置在舱体的顶部和右侧，而第三个则直接设置在宇航员的腿部方向。在技术观察窗口上还安装了光学“凝视”调姿设备，利用它，宇航员在手动控制的过程中就能够对飞船进行定向。
窗口的透光玻璃由航空工业部特种玻璃科研所22研制。这项任务非常复杂。当时仅研制飞机用的玻璃就很艰难，耗费了很长的时间——在来流气体的作用下，玻璃很快就布满裂纹，不再透明。战争迫使人们研究有防护功能的玻璃，但是对于航天飞船来讲，这样的玻璃依然无法满足要求。最终研究人员选定了石英玻璃，确切地说，是2个型号的石英玻璃CK和KВ（后者是熔融石英）。在太空飞行，再加上在返回大气层时数千度高温的作用下，这些玻璃表现出良好的特性，没有出过任何问题。如果太阳光透过舷窗干扰了宇航员的工作，他总能通过控制面板上的开关（“凝视”、“右侧”、“后方”）将百叶窗打开。
“东方号”飞船安装有多种型号的无线电设备。宇航员的通信使用了若干个通道，包括“曙光”无线电通话系统，它工作在短波（9．019兆赫和20．006兆赫） 和超短波（143．625兆赫） 波段。超短波通道使飞船能够与各个地面测控站进行通信，作用距离达到2000千米。经验证明，它能保障飞船在大部分飞行轨道段与地面之间的通话。
此外，飞船上还安装了“信号”无线电系统（作用于19．995兆赫的短波频段），实时传输宇航员的各种感觉参数和数据。与它一道安装作为备份的还有用于提供轨道测量功能的“红宝石”无线电设备，此外还有“拖网—П1”无线电测量系统。
当然在返回舱内部，各种设计对于宇航员的生活还是非常方便的。毕竟，如果制动发动机装置发生故障，飞船需要在轨道飞行一周的时间。飞船内的专设部位安有装有食物、储存水（通过过滤出口饮用） 的包裹，以及存放废弃物的空间。
空调系统可以保障正常的空气压力，温度保持在15 ~22℃，相对湿度则维持在30%至70%之间。在“东方号”飞船设计之初，设计师们需要确定航天飞船内的最优空气类型（是正常的空气还是富氧空气）。后一个选项允许降低飞船内的大气压力，并由此减小生命保障系统的总质量，美国人采用的就是这种方案。但科罗廖夫坚持选择正常的空气，他认为，富氧空气中，任何一点火苗都可能造成火灾，飞行员无路可退。实践证明了总设计师的正确——正是富氧环境导致了“阿波罗1 号”飞船中宇航员迅速而悲壮的牺牲。
这样“东方号”的系统方案最终得以确定。在当时这是真正独特的、采用了最先进技术的飞船。它的各子系统使用了421 个电子管，超过600个半导体晶体管，56 个电动机，大约800 个继电器和开关。电缆的总长度超过了15千米。
3КA飞船比1К飞船略重（如果“1К”5号飞船重4563 千克，那么无人的“3КA”1号飞船重4700千克）。当然，第一艘载人飞船应该做得更轻些，并且也有这种可能性，但是科罗廖夫有更长远的计划，他想在未来继续使用类似的飞船，而且他对现有的探月“E舱段”的载重能力并不满意。为此，位于沃罗涅日的第154特种设计局里，考斯伯格团队就接到了基于PO—5 研制更好的发动机的技术任务。于是在一年三个月的时间里，他们完成了采用煤油、液氧混合燃料的PO—7 发动机（编号 PД —0109 ，8Д719）的研制工作。
新的第三级火箭随飞船的名字，也被命名为“东方号”（8К72К） ，具有完美的外形。但是舱段之间的链接，还有发动机的燃烧特性还需要进一步试验，所以在原定的时间内，航天人未能及时完成工作，直到1961年2 月，新的飞船才一切就绪。此外第一特种设计局的核心团队再次被行星际探测项目的“天文窗口”发射任务所吸引。这次注意力集中在“启明星”金星上。
为失败的火星项目恢复荣誉的机会来了。四级火箭“梦想”（ 8К78 ，编号 Л1 —7Б） 带着无人探测卫星“1 BA”1 号于2月4日首次发射升空。卫星进入了近地轨道，但是Л助推模块电源供应系统的电流转换器却出了问题（没有考虑到转换器要在真空中工作）。模块的发动机未能点火，因而卫星只能留在近地空间。
正如往常一样，新闻没有公开报道所发生的问题，只是提到“重型科学卫星被发射入轨”。“1 BA”1 号卫星在西方被称作“7 号卫星”，在很长一段时间里流传着夸张的谣言，说其中坐着在飞行过程中死亡的飞行员，而他的名字则是个秘密，云云。
新的航天年在失败中登场了，但是苏联的航天人却最终在失利的环境下获得了突破。作为罪魁祸首的电流转换器在下一枚火箭的L模块中被密封起来，2月12日，“闪电”（8К78，编号Л1—6Б） 运载火箭携带着“1 BA”2号金星探测卫星一起升空。此次发射过程近乎完美——卫星离开近地轨道向着目标飞去，由此正式获得了“金星1号”的称呼。但是晚些时候还是出现了问题。根据遥测数据，温度调节系统的百叶窗导线故障，导致卫星的仪器舱温度超出了额定范围。此外技术人员还发现，当“金星1 号”保持在太阳照射的状态下飞行时，由太阳能电池板向蓄电池充电的过程很不稳定。这应该是系统自动转换到了“粗”定向状态，使卫星围绕着指向太阳的轴转动，并关闭了除时间—程控装置之外的几乎所有分系统，以节省能源。这种状态下的通信只能依靠全向天线，而下一次通信窗口只有在5天之后借助自动执行的指令开始。
2月17日，位于叶夫帕托里亚城的16号测控站与“金星1号”取得了联系。当时卫星正在190 万千米的距离外。遥测数据再次显示温度调节系统停止了工作，卫星处于对日定向的姿态模式。这次通信成了最后一次——卫星此后再也没有回应任何信号23。
“金星1号”出现故障的消息被当成秘密没有公开，甚至多年以后，各种出版物还在宣称，卫星完成了全部的科学计划。事实上这并不重要，重要的是，人类首次制造了一个标志物，并将它从地球发射升空，飞向太阳系的另一颗行星。而它依然是苏联的。
发射“金星1号”的重要意义还在于，事件过程中新建造的海上测量船得到了验证，这一次它不是部署在太平洋，而是大西洋上。在大西洋上部署测控站的决定是在总结了1К 飞船的飞行后做出的——在世界地图上，有太多的区域存在着“盲区”，测控网的各种雷达、无线电系统都无法抵达。而这些区域又非常重要，因为要在苏联境内的有人居住区降落，飞船需要在非洲上空的某处开始制动，制动前如何确认飞船上一切正常就显得非常关键。所以在很短的时间内（1960年4~5月） ，从苏联海运部租用的几艘远洋船被装备成测控船，出发了。“克拉斯诺达尔号”和“疾驰号”游船在奥德赛海洋港口改装，而“溪谷号”游船在列宁格勒改装。每艘船都装备了2套“拖网”无线电遥测雷达站。
当时已经没有从工厂生产好的这些雷达系统了，人们就直接把陆上测控站点的设备拆下来使用。几乎所有的零部件都是从国防工业企业的废品、物料堆里搜集而来的。人们把它们调试到工作状态，再经过测试、包装，用集装箱发送到各游船所在港口。有趣的是，人们先是按照传统的车载“拖网”进行组装，然后再卸掉通用车体的轮子，最后直接把剩下的部分整体装运到了游船上。
成功地组装起原来的遥测设备，问题就迎刃而解，但对于时间统一服务系统“竹子”的设备而言却完全是另一种情况。按照原来的解决方案，第一艘船上根本来不及制造这些设备。经与第一特种设计局协商后决定，直接将接收到的数据与海上计时器测得的世界时相关联，其精度是半秒钟，当然还需要经常给它对时。
1960年8月1日，开往大西洋的测量船首航开启。每艘船上都有十多位来自НИИ—4МО的工作人员。在为期4个月的航行中，他们分析了开展遥测测量的各种技术。1961年2月，当船只从加速离开的1BA金星探测器上接收到数据时，它们充分显示了自己的“战斗”能力。
当时，远航条件非常艰苦。第一次到达赤道的人们很长时间内都无法适应。这些借来的船都是20 世纪20年代修建的，连最基本的生活设备都没有。远征探险的人们在主甲板下的货舱内工作，里面从早晨起就在阳光的炙烤下变得酷热难耐。为了避免暑热，人们试着在清晨或晚上才开展操作训练，打开各种设备。工作的时候人们都光着膀子。由于酷热，设备还出现故障甚至冒出火花。面对所有这些困难，船员们一一加以解决和克服，最终在春天，苏联向太空发射新的飞船时，呈现出最佳的状态。
1961年3月9日莫斯科时间9 时29 分，三级运载火箭“东方号”从秋拉塔姆发射基地的1号发射平台成功地将“3КA”1号航天飞船（第4 艘航天飞船式卫星） 送入近地点183．5 千米、远地点248．8千米的轨道。这是当时最重的一艘无人飞船式卫星，重达4700千克。它的飞行精度则与无人飞船的精度一样。
弹出式座椅上是穿着宇航服的人偶模型，被试验人员称作“伊万·伊万诺维奇”。来自航空医学科学试验研究院的研究人员在它的胸腔和腹腔内放置了许多从小白鼠和海狗身上取下的细胞。在飞船船内不弹出的地方，还安置了一条试验犬“小黑”。
飞行过程本身很顺利。但是在制动之后，连接包带的密封垫圈却没有弹出，由此导致飞船和仪器舱未能成功分离，而这会使飞船坠毁。然而进入大气层后的高温烧掉了连接包带，舱体最终还是分开了。由于之前的错误，飞船降落点偏离计算落点412 千米。最后在最高委员会的总结会议上，这次试验被定性为一次成功的试验，而未来的宇航员将要承担的风险则被当作可以承受的风险。
苏联的报纸当时写道：“现代技术的奇迹——重达4700 千克的航天飞船不仅能够绕地球飞行，而且还准确地返回到苏联境内的预定区域。苏联航天人所取得的巨大成就让全世界人民为之惊叹。现在已经没有人会怀疑，天才的苏联人民在不久的将来，一定会实现更加勇敢的梦想——将人类送入太空。”