После неудачного запуска ракеты «Н-1», входившей в лунную программу СССР, стало ясно, что гонка с США проиграна. Тогда курс космических исследований был изменен на работу в научном орбитальном комплексе. К экспедиции на «Салют-1» готовились три экипажа. Задача первого в составе космонавтов Владимира Шаталова, Алексея Елисеева и Николая Рукавишникова заключалась в стыковке со станцией и работе на ней в течение 30 суток.
Пребывание на «Салют-1» второго экипажа под руководством Алексея Леонова должно было составить 45 суток, а команде Георгия Добровольского предстояло провести в космосе 3 месяца — колоссальная цифра для того времени.
Исследования и подготовка проходили успешно, однако намеченный план выполнить не удалось. Из-за технических неполадок пилотируемый полёт на космическом корабле «Союз-10» отложили на день, что вызвало беспокойство у космонавтов.
Запуск первого экипажа состоялся 22 апреля 1971 года. На орбитальной станции обнаружились проблемы со стыковочным узлом. Это означало, что космонавты не могли попасть на «Салют-1» без скафандров, которые занимали слишком много места на корабле, поэтому и не были предусмотрены. Тогда в них не видели необходимости, так как в случае их наличия экипаж состоял бы из двух человек.
Первая экспедиция могла закончиться трагически для всей космической программы. Из-за неудачной стыковки штырь не позволил бы присоединиться к станции последующим кораблям. Попытки расстыковаться со станцией не увенчались успехом, а жизнь команды Владимира Шаталова оказалась под угрозой. К счастью, на Земле нашли решение проблемы — за счет установки перемычки в космическом приборе, — и «Союз-10» смог совершить посадку. Длительность полёта вместо запланированных 30 суток составила менее 48 часов.
Следующими на «Салют-1» должны были отправиться Алексей Леонов, Валерий Кубасов и Пётр Колодин. Командир экипажа — один из самых известных космонавтов во всем мире. Этот полёт с нетерпением ждали. Новый корабль «Союз-11» соответствовал всем техническим требованиям. После утверждения официальной даты запуска основной и дублирующий экипаж отправились в Казахстан на космодром Байконур.
За трое суток до полёта космонавты прошли стандартную медицинскую комиссию. Командиру экипажа предъявили рентгеновский снимок лёгкого Валерия Кубасова. Бортинженеру диагностировали острый туберкулезный процесс. Алексей Леонов был решительно против замены всего экипажа и предлагал поставить в основную команду одного дублёра — Владислава Волкова. Помощник главкома ВВС по космосу Николай Каманин поддержал его идею, потому что отменять полёт опытного Леонова никому не хотелось. Однако после ожесточенного спора с главным конструктором ракетно-космических систем Василием Мишиным, выступавшим за полную смену экипажа космонавтов, решение было вынесено в пользу последнего. Государственная комиссия подготовила приказ за 11 часов до вылета. На «Союзе-11» отправлялись Георгий Добровольский, Владислав Волков и Виктор Пацаев.
6 июня 1971 года был совершен запуск космического корабля «Союз-11». Цель экспедиции — стыковка и работа на первой в мире пилотируемой орбитальной станции «Салют-1». Для двух космонавтов этот полёт стал единственным. Командир команды Георгий Добровольский ждал своего отправления в космос 8 лет. Виктор Пацаев мечтал стать первым астрономом, которому удалось поработать за пределами Земли. Экипаж успешно состыковался со станцией. По телевизионной связи командир сообщил, что они стали первыми людьми, ступившими на борт «Салют-1». На станции космонавты совершили ряд научных исследований. Общая длительность всего полёта составила более 23 суток.
29 июня в 21:25 космический корабль совершил расстыковку с орбитальной станцией. Отклонений от нормы не обнаружилось, однако уже через 4 часа связь с космонавтами была потеряна. Последняя фраза, произнёсенная Владиславом Волковым, запомнилась всей стране: «До встречи на Земле, готовьте коньяк». Ученых, координировавших полёт с Земли, потеря связи удивила, но не напугала. Тогда подумали, что радиооборудование отказало из-за большой нагрузки. 30 июня в 02:02 раскрылся парашют, и через 14 минут корабль приземлился на 10 километров дальше от расчётной посадки. Внешне он был цел. На стук по стенке корабля никто не отозвался. Позже оказалось, что все члены экипажа мертвы. Георгий Добровольский, по воспоминаниям врачей, «был ещё теплым», но спасти его, как и других космонавтов, не удалось.
В тот же день начались расследования различных государственных служб и специальной комиссии. Они выяснили, что причиной послужило резкое падение давления. Конструкторы утверждали, что утечка воздуха могла произойти через клапан дыхательной вентиляции, открыть который без специальной команды было невозможно. Восстанавливая происходившие в кабине события по секундам, комиссия пришла к выводу, что оборудование было выключено принудительно. Командир пытался понять, откуда выходит воздух, но закрыть клапан космонавты уже не успели.
К расследованию трагедии подключился и КГБ. Рассматривались разные версии: от вины самого экипажа до намеренного вредительства на производстве. Одной из версий была неподготовленность экипажа к чрезвычайным ситуациям. Утверждалось, что космонавты вполне могли закрыть дырку пальцем. Алексей Леонов до настоящего момента резко отвергает такую возможность. Как стало известно позже, многие гайки на космических кораблях были плохо закручены. В таких условиях клапан легко мог отказать. Однако однозначная причина трагедии так и не была названа.
Смерть экипажа стала шоком для всех. Заменённый экипаж Алексея Леонова не мог поверить в произошедшее. Валерий Кубасов, отстраненный от полёта на «Союзе-11», оказался здоров и потом дважды летал в космос. Прощание с космонавтами проходило в центральном доме Советской армии. Из-за огромного количества людей церемония была продлена на несколько часов. Космонавты не скрывали эмоций. Член команды «Союза-10» Николай Рукавишников перед залом с гробами со слезами на глазах сказал: «Мы уже целыми экипажами хороним…».
Семьям космонавтов слали огромное количество писем со словами восхищения и поддержки. Дочери Георгия Добровольского Марине пришло письмо от Ричарда Никсона, в котором он отметил мужество девочки, достойной дочери своего отца. Ответ президенту США девочке помогала писать Валентина Терешкова.
Последующие два года пилотируемые полёты в космос не осуществлялись. Следующий запуск произошёл лишь в 1973 году. На этот раз космонавты летели в скафандрах, и количество членов экипажа сократилось до двух человек. Позже команды вновь стали состоять из трёх человек, а первое условие сохраняется до сих пор. В честь погибшего экипажа «Союз-11» названы астероиды, а также установлен памятник в Ростове-на-Дону в виде красного бумажного самолёта.