W tym samym roku podjął starania aby zostać kosmonautą. Przeszedł badania w Centralnym Wojskowym Naukowo-Badawczym Szpitalu Lotnictwa () i w połowie 1962 otrzymał skierowanie do Centralnej Lotniczej Komisji Lekarskiej (), gdzie pomyślnie przeszedł kolejne kwalifikacje. 10 stycznia 1963 został członkiem drugiej grupy (WWS-2) kosmonautów radzieckich.
Przez dwa lata przechodził ogólne szkolenie dla kosmonautów (). W tym czasie dwukrotnie podczas lotów załogowych pracował w charakterze operatora łączności. 13 stycznia 1965 zdał egzaminy końcowe i został skierowany do grupy kosmonautów przygotowujących się do lotów w ramach wojskowych programów kosmicznych. Wspólnie z Dimitrijem Zaikinem trenował w rezerwowej załodze zaplanowanego na początek 1967 lotu statku kosmicznego Woschod 6. Lot odwołano z powodu skrócenia całego programu do zaledwie dwóch wypraw.
W latach 1966–1971 – szkolił się w grupie kosmonautów przewidzianych do lotów na wojskową załogową stację kosmiczną Ałmaz. 19 stycznia 1972 – rozkazem dowództwa lotnictwa Matinczenko, z uwagi na wiek, został wyłączony z dalszego szkolenia. Po opuszczeniu oddziału kosmonautów był naczelnikiem działu wydawniczego 30.