Kariera kosmonauty 1989 – 25 stycznia decyzją Państwowej Komisji Międzyresortowej (ГМВК) oficjalnie został kosmonautą sił powietrznych (grupa WWS-10) i rozpoczął przeszkolenie podstawowe. 1991 – w styczniu po zakończeniu dwuletniego kursu podstawowego zdobył uprawnienia kosmonauty-badacza. 1991-1996 – trenował w grupie kosmonautów przygotowujących się do lotów na stację kosmiczną Mir. 1996 – w lutym został dowódcą dwóch załóg: rezerwowej Sojuza TM-26 (znaleźli się w niej również Siergiej Awdiejew i Jean-Pierre Haignere) oraz podstawowej Sojuza TM-28 (ponownie z Siergiejem Awdiejewem). 1997 – 5 sierpnia podczas startu Sojuza TM-26 był dublerem dowódcy załogi podstawowej. Od października rozpoczął szkolenie do swojej pierwszej kosmicznej misji. 1998 – w marcu do trenującej załogi dokooptowano Jurija Baturina. 13 sierpnia wystartował w kosmos do blisko 200-dniowej wyprawy dowodząc Sojuzem TM-28 i 26 stałą załogą Mira. Na Ziemię powrócił 28 lutego 1999. 1999-2000 – wkrótce po powrocie ze swojej pierwszej misji kosmicznej Padałka przez kilka miesięcy trenował z Siergiejem Trieszczowem do kolejnej długotrwałej wyprawy na stację kosmiczną Mir. Załogę ostatecznie rozformowano w sierpniu po tym, jak podjęto decyzję o pozostawieniu stacji bez stałej załogi.