是季托夫的替补。1962年8月11日莫斯科时间11时30分，尼古拉耶夫驾乘“东方3号”飞船升空。他的主要任务是：获取关于宇宙飞行条件对人机体影响的补充资料；考察人体在失重条件下的工作能力；进一步完善飞船各种系统以及通讯、操纵和着陆手段等。8月12日，波波维奇驾乘“东方4号”飞船升空，这是世界上首次两艘飞船编队长时间飞行任务。苏联中央电视台和电视转播站直接转播了宇宙飞船电视摄像机发来的两位宇宙航行员的影像。
航天生涯.1962年8月15日莫斯科时间上午9时55分在哈萨克共和国卡拉干