Po zdanych egzaminach przyznano mu kwalifikacje kosmonauty-badacza. luty 1995 – został inżynierem pokładowym drugiej załogi przygotowującej się do lotu o kryptonimie „Euromir 95” – 20 stałej załogowej wyprawy na stację kosmiczną Mir. Dowódcą załogi był Giennadij Manakow a Winogradow wszedł na miejsce odsuniętego od przygotowań Siergieja Trieszczowa. Od kwietnia 1995 do załogi dołączył astronauta ESA obywatel szwedzki Arne Christer Fuglesang. 1995 – 1996 – był w pierwszej rosyjsko-francuskiej załodze statku kosmicznego Sojuz TM-24 (22 stała misja na stację kosmiczną Mir) mającego wypełnić misję o kryptonimie „Cassiopée”. Do lotu przygotowywał się razem z Giennadijem Manakowem oraz astronautką z Francji Claudie André-Deshays (obecnie Claudie Haigneré). W sierpniu 1996 zachorował Manakow i pierwsza załoga została przeformowana. Do dołączyli Walerij Korzun oraz Aleksandr Kaleri. 1996 – 1997 – przygotowywał się do lotu w charakterze inżyniera pokładowego w ramach podstawowej stałej załogi stacji kosmicznej Mir.