聯盟11號於莫斯科時間1971年6月初在拜科努爾航天發射場由聯盟號運載火箭發射升空。該飛船執行的任務十分重要：按計劃，聯盟11號應與蘇聯發射的世界上第一個也是蘇聯第一代空間站禮炮1號對接，並讓3名宇航員進入空間站站內。在美國率先登上月球之後，蘇聯高層和航天部門已經放棄了自己的載人登月計劃，轉而發展更有實用價值的近地軌道空間站。就在1個多月前，聯盟10號飛船第一次嘗試與禮炮1號對接成功，但由於轉移艙技術故障未能使宇航員進入太空站。
聯盟11號的3人宇航員小組包括：指令長格奧爾基·多勃羅沃利斯基，實驗工程師維克托·帕查耶夫和飛行工程師弗拉季斯拉夫·沃爾科夫。飛船於6月7日與禮炮1號成功對接。6月7日10時45分，3名宇航員成功進入空間站。
6月30日，前蘇聯聯盟11號宇宙飛船按照地面指令啟動返回程序，返回艙與軌道艙、服務艙成功分離後再入大氣層。但就是這次再普通不過的艙段分離導致返回艙的壓力閥門被震開，返回艙內的空氣從該處洩漏，導致艙內迅速減壓。此時飛船距離地面高度為168千米。
幾秒後，氣壓即已經下降到致命的程度。由於壓力閥門位於宇航員座椅下面，只有拆除座位才能封堵閥門，這項工作只能在地面完成。40秒後飛行數據記錄器中的生物傳感器顯示宇航員死亡；212秒後，艙內氣壓降到0。
當位於哈薩克斯坦草原的回收隊發現返回艙時，從外觀看沒有任何異常。返回艙在降落傘減速下安然著陸。搜救隊員按照流程敲擊飛船艙壁，但卻沒有等到宇航員的敲擊回應。當他們打開了艙門後，只看到3名已經遇難的宇航員。
這次事故的原因是飛船設計不合理。首先是座艙擁擠，3人佈局的艙內空間根本不允許宇航員穿著宇航服乘坐。當時聯盟號返回程序就明確規定，宇航員在返回前必須脫掉航天服。對此設計和程序，不少科學家當時就反對，但航天部門的領導人不接受正確意見。為此，蘇聯航天負責人卡馬寧將軍被撤職。其次，對飛船一些分系統的失效分析不足，也未考慮在軌處置方案。
這一事故是蘇聯載人航天活動中最為悲慘的一次。事發後，聯盟號飛船中斷飛行達2年3個月。在美蘇太空競爭的壓力下，科羅廖夫的團隊也沒有時間推翻聯盟號飛船的總體設計，只好將乘員從3人減為2人，以便宇航員能穿著宇航服操縱飛船。此外還增加1套生命保障設備。
此後，航天部門決定不再向禮炮1號發射飛船。飛控中心在1971年10月的第十一天，也就是禮炮1號入軌175天后發出降軌指令，使其受控再入太平洋上空的大氣層燒燬。
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