En su vuelo a bordo de la nave Vostok-2, que duró más de un día (25 horas 18 minutos), Titov demostró que el ser humano podía realizar viajes prolongados al espacio exterior, dormir y comer en condiciones de ingravidez, algo que no era tan evidente en los primeros años de la era espacial.
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Durante ese tiempo, realizó 17 vueltas a nuestro planeta, recorriendo más de 700.000 km. Además, el joven Titov pudo filmar nuestro planeta desde el espacio e incluso llegó a pilotar la nave en dos ocasiones para corregir su trayectoria.