Космическая подготовка:
- Прошел медицинское обследование в ЦВНИАГ и 6 апреля 1976 года получил допуск Центральной врачебной летной комиссии (ЦВЛК) к спецтренировкам. 23 августа 1976 года приказом Главкома ВВС №686 зачислен в отряд космонавтов ЦПК ВВС на должность слушателя-космонавта.
- С целью получения квалификации летчика-испытателя для дальнейших работ по программе «Буран» с сентября 1976 по июль 1977 года проходил подготовку в качестве слушателя 267 Центра испытания авиационной техники и подготовки летчиков-испытателей (ЦПЛИ) в городе Ахтубинске Астраханской области.
- С октября 1977 по сентябрь 1978 года проходил общекосмическую подготовку (ОКП) в ЦПК. По ее окончании получил квалификацию космонавта-испытателя. 30 января 1979 года был назначен на должность космонавта ЦПК ВВС.
- С февраля 1979 по июнь 1981 года проходил дополнительную подготовку в ГКНИИ ВВС в Ахтубинске, освоил 24 типа самолётов, налетал 1550 часов, выполнил 101 парашютный прыжок. Участвовал в работах по военно-научному сопровождению создаваемых многоразовых космических систем. Являлся старшим группы летчиков-испытателей.
- С января 1982 по сентябрь 1984 года проходил подготовку в составе группы космонавтов по программе «Буран».
- С 1 сентября 1984 года готовился в качестве космонавта-исследователя основного экипажа по программе полета основной экспедиции на ДОС «Салют-7», вместе с Владимиром Васютиным и Виктором Савиных. Из-за аварии на борту станции и необходимости полета ремонтного экипажа бортинженера Виктора Савиных, назначенного в экипаж спасателей станции, заменил Георгий Гречко. Старт был отложен на полгода.
Первый полет
С 17 сентября по 21 ноября 1985 года в качестве космонавта-исследователя корабля «Союз Т-14» и второй части ЭО-4 на ДОС «Салют-7». Стартовал вместе с В.Васютиным и Г.Гречко, посадка вместе с В.Васютиным и В.Савиных. Позывной - «Чегет-3». Программа полета предусматривала полугодовую работу на борту станции, однако из-за болезни Васютина полет был прерван досрочно.
Продолжительность полета составила 64 суток 21 час 52 минуты 08 секунд.
С марта 1986 по январь 1987 года проходил подготовку в качестве командира резервного экипажа 2-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-2), вместе с Сергеем Емельяновым.
С марта по декабрь 1987 года проходил подготовку в качестве командира дублирующего экипажа 3-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-3), вместе с Сергеем Емельяновым (который в мае был заменен Александром Калери) и Александром Щукиным. Во время старта КК «Союз ТМ-4» 21 декабря 1987 года был дублером командира корабля. С 1 января по ноябрь 1988 года проходил подготовку в качестве командира основного экипажа 4-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-4), вместе с Александром Калери (которого в марте сменил Сергей Крикалёв), и по французской программе «Арагац» вместе с Жан-Лу Кретьеном.
Второй полет
С 26 ноября 1988 по 27 апреля 1989 года в качестве командира корабля «Союз ТМ-7» и 4-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-4) вместе с С.Крикалёвым и по французской программе «Арагац» вместе с Ж.-Л.Кретьеном. Позывной - «Донбасс-1». Во время полета выполнил один выход в открытый космос: 09.12.1988 - продолжительностью 6 часов 00 минут.
Продолжительность полета составила 151 сутки 11 часов 08 минут 24 секунды.
С 13 августа по ноябрь 1990 года проходил подготовку в качестве командира резервного экипажа 8-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-8), вместе с Александром Калери.
С января по май 1991 года проходил подготовку в качестве командира второго (дублирующего) экипажа по программе 9-й основной эеспедиции на ОК «Мир» (ЭО-9) вместе с Александром Калери и по советско-английской программе Juno вместе с Тимоти Мейсом (Великобритания). Во время старта КК «Союз ТМ-12» 18 мая 1991 года был дублером командира корабля.
В июне 1991 года приступил к подготовке в качестве командира основного экипажа по программе 10-й основной экспедиции на ОК «Мир» (Э0-10) вместе с Александром Калери и по советско-австрийской программе Austromir вместе с Францем Фибёком (Австрия). 10 июля 1991 года в связи с принятием решения об объединении полетов по австрийской и казахской программе, бортинженера Александра Калери сменил космонавт-исследователь Токтар Аубакиров. В новом составе экипаж проходил подготовку с 17 июля по 13 сентября 1991 года.
Третий полет
Со 2 октября 1991 по 25 марта 1992 года в качестве командира корабля «Союз ТМ-13» и ОК «Мир» по программе Austromir вместе с Ф.Фибёком и Т.Аубакировым, и по программе 10-й основной экспедиции на ОК «Мир» (ЭО-10) вместе с С.Крикалёвым (из экипажа ЭО-9). Позывной - «Донбасс-1». Во время полета выполнил один выход в открытый космос: 20.02.1992 - продолжительностью 4 часа 12 минут.
Продолжительность полета составила 175 суток 02 часа 51 минута 44 секунды.
В 1992 - 1994 годах готовился в составе группы космонавтов по программе командира корабля-спасателя.