Разумеется, Попович должен был повторить эксперимент Николаева по «свободному плаванию». Много позднее Попович рассказывал: «Андриян отвязался и вышел из кресла, через сутки мне тоже предстоит это сделать. Он мне шумит по радио — летим-то рядом: “Паша, ты отвязывайся, всё нормально будет!” Я отвязался, немножко так подвинулся - из кресла не выхожу. Андрияну передаю: “Что-то не выхожу”. Он мне: “А ты оттолкнись!” Ну я и оттолкнулся. А ведь там же невесомость! Головой так шарахнулся о потолок, что в космосе прозвучало крепкое русское словцо».
Групповой полёт продолжался. По его ходу космонавты выполняли технические и биологические эксперименты, вели бортовые журналы, снимали поверхность Земли через иллюминаторы на кино- и фотоплёнку, наблюдали Луну и созвездия, занимались физкультурными упражнениями и проводили бесконечные вестибулярные пробы, чтобы медики не волновались: болезнь укачивания пилотам «Востоков» не грозит. Впервые телевизионные изображения, передававшиеся с борта кораблей, транслировали в прямом эфире по советскому телевидению, а через систему «Евровидение» — в страны Европы.
В ходе полёта складывались и необычные ситуации, которые выглядят сегодня анекдотическими, но на орбите могли иметь неприятные последствия. Павел Попович вспоминал: «Я просыпаюсь по космическому будильнику. Настроение такое приятненькое, посмотрел в один иллюминатор — нет Земли, посмотрел в другой — нет Земли, в третий — опять нет Земли. И у меня тогда волосы встали дыбом, так как я решил, что, пока я спал, двигатель (а он у нас был одноразового включения) включился и сработал наоборот, на разгон. А потом догадался — ведь есть ещё один иллюминатор! Просто из-за скафандра в нём ничего не видно. Ну, я зеркало подвёл, смотрю — Земля на месте. Думаю: “Слава Богу, никуда не улетел!”»
Граница дня и ночи с орбиты (здесь и далее фото из архива группового полёта «Востоков»).
Ночь на Земле в иллюминаторе космического корабля.
Программа группового полёта кораблей «Восток» содержала ещё один пункт, существование которого десятилетиями оставалось тайной за семью печатями. Дело в том, что это был, пожалуй, первый космический рейс, в котором наряду с другими решались и чисто военные задачи.
Прежде всего, космонавтам предписывалось оценить возможность наблюдения за земными объектами с орбиты — армейское руководство планировало создать разведывательную космическую станцию, с которой её экипаж вёл бы оперативную фотосъёмку военных баз, ракетных шахт, аэродромов, промышленных объектов и авианесущих группировок противника, отправляя кассеты с готовыми снимками в специальном контейнере на Землю. Напомню, что в то время не было управляемых спутников с телекамерами высокого разрешения, поэтому создание такой станции выглядело логичным шагом в обеспечении обороноспособности страны. Вернувшись на Землю, космонавты подтвердили, что возможность ведения оперативной разведки с околоземной орбиты есть. «Рассматривая из космоса Землю, — докладывал Павел Попович, — мы хорошо видели города, реки, горы, корабли… Хорошо наблюдаются континенты. По различным оттенкам, очертаниям можно судить, над каким континентом пролетаешь, где береговая черта. Острова обрамлены таким ореолом, который немного напоминает изумрудный цвет. Все острова видны из космоса хорошо, так же, как и реки, дороги».
Другая военная задача была посерьёзнее. В начале 1960-х годов началась предварительная работа по формированию облика будущих военно-космических сил Советского Союза. Проекты в этой области курировал НИИ-2 Министерства обороны; в Управлении истребительной авиации тоже сформировали группу (под руководством подполковника Олега Чембровского), которая исследовала возможность использования космического пространства в военных целях. В 1962 году появился проект перехватчика спутников. Под его реализацию создали самостоятельное Управление по космическим системам во главе с Чембровским, выступившим одним из инициаторов и авторов проекта. Новому подразделению не хватало данных, поэтому в его интересах Андрияну Николаеву и Павлу Поповичу поручили «разыграть» космический бой. При этом «Восток-3» был условной целью, а «Восток-4» — перехватчиком. Вручную управляя системой ориентации, Попович наводил «перехватчик» на «врага» и фиксировал результат.