La 14 mai 1981, ora 20 și 17 minute, ora Bucureștiului, pe cosmodromul Baikonur din Kazahstan, locul de unde a zburat și primul om în cosmos, Iuri Gagarin, a fost lansată nava cosmică Soiuz-40, spre stația orbitală Saliut-7. Misiunea cosmică Soiuz-40, care a avut loc între 14 și 22 mai 1981, a durat șapte zile, 20 ore, 41 minute și 52 secunde, relatează Agerpres.
La misiunea Soiuz-40 au participat, în calitate de comandant, Leonid Ivanovici Popov, un cosmonaut sovietic de origine ucraineană, aflat la un singur zbor cosmic înainte de a fi inclus în respectiva misiune, și românul Dumitru Dorin Prunariu, cosmonaut-cercetător. Echipajul de rezervă a fost format din Iuri Romanenko (URSS) — comandant și Dumitru Dediu (România) — cosmonaut cercetător.
Misiunea a făcut parte din programul Intercosmos inițiat de către Uniunea Republicilor Sovietice Socialiste (URSS) și care presupunea selectarea de cosmonauți-cercetători din țările Pactului de la Varșovia, ce urmau să participe alături de cosmonauți ruși la misiuni în spațiul cosmic. Prin echipajul din care a făcut parte cosmonautul român Dumitru Prunariu s-a atins, practic, nivelul maxim de dezvoltare a părții științifice din cadrul programului Intercosmos. Susținerea financiară a zborului cosmic a fost asigurată printr-o serie de compensări între statele din fostul Consiliu de Ajutor Economic Reciproc (CAER). Inclusă în acest proiect, România a trimis în spațiu, până în 1989, mai multe echipamente științifice complexe, plasate la bordul a 19 sateliți și două stații orbitale sovietice.
În țară, procedurile de alegere a candidaților pentru deplasarea în spațiu au început în aprilie 1977. Inițial, au fost convocați aproximativ 150 de piloți de avioane supersonice și de ingineri specializați în aviatică. Testele medicale au fost extrem de severe, astfel că, la final, toți candidații au fost respinși. Câteva zile mai târziu însă, cinci dintre ei au fost rechemați la Centrul Medical al Aviației, pentru reluarea și completarea testelor. Doi au renunțat din proprie inițiativă, astfel că lotul final care a plecat în Uniunea Sovietică pentru continuarea antrenamentelor a fost compus din: locotenentul major Dumitru Prunariu, căpitanul Cristian Guran și maiorul Dumitru Dediu.
Potrivit lui Dumitru Prunariu, pregătirea pentru zbor a început în luna martie a anului 1978, în „Orășelul Stelar”, situat la câțiva kilometri de Moscova, împreună cu candidați-cosmonauți din alte cinci țări. În final, cosmonautul român desemnat pentru a face parte din echipajul Soiuz-40 a fost Dumitru Prunariu.
La 12 mai 1981, Dumitru Prunariu a fost confirmat în mod oficial ca primul nominalizat în cadrul zborului spațial româno-sovietic, alături de cosmonautul sovietic colonel Leonid Popov — comandant de echipaj, un cosmonaut experimentat și care mai efectuase un zbor la bordul stației cosmice „Saliut-6”. Dintre toți candidații din programul Intercosmos, Prunariu a fost singurul cosmonaut care a obținut la examenele și testările finale calificative maxime.
După avaria majoră care a întrerupt în 1979 zborul primului cosmonaut bulgar, programul Intercosmos a fost decalat cu un an. Față de această amânare, decolarea rachetei Soiuz-40 a fost amânată și ea cu câteva zile față de data planificată din cauza unor defecțiuni descoperite înainte de ridicarea pe rampa de lansare.
Cu aproape trei săptămâni înainte de lansare, cele două echipaje, principal și de rezervă, au fost aduse din „Orășelul Stelar” la cosmodromul Baikonur din Kazahstan, unde au continuat pregătirea în vederea lansării.
În seara zilei de 14 mai 1981, un autobuz special i-a adus pe cei doi cosmonauți din echipajul principal, echipați pentru zbor, către Platforma 17 de la cosmodromul Baikonur: colonelul sovietic Leonid Popov, cel care cu un an în urmă realizase recordul de durată în spațiul extraterestru de 185 de zile, și locotenentul-major inginer Dumitru Prunariu. Cu două ore înainte de start, echipajul a ocupat poziția de lansare în capsula navei cosmice aflată în vârful rachetei purtătoare, efectuând până la lansarea propriu-zisă o serie de teste ale aparaturii și sistemelor navei. La ora 20.17 (ora Bucureștiului), de pe cosmodromul Baikonur, a fost lansată racheta purtătoare cu nava cosmică Soiuz-40 (în greutate totală de 300 tone), având la bord echipajul mixt româno-sovietic format din Dumitru Prunariu și Leonid Popov. După opt minute și 50 de secunde, nava cosmică se desprindea de ultima treaptă a rachetei purtătoare, aflându-se deja la 220 km altitudine, aprox. 3.000 km de punctul de lansare și deplasându-se în jurul Pământului cu o viteză de 28.000 km/h pe o orbită înclinată față de Ecuator cu 51,6 grade. Prunariu a devenit astfel primul român din istorie care a zburat în spațiu. Conform planificării zborurilor Intercosmos, zborul avea să dureze aproape opt zile, între 14 și 22 mai 1981.
Decolarea a decurs fără probleme.
După înscrierea pe orbita circumterestră, verificarea parametrilor tehnici ai navei în condiții reale de zbor și efectuarea primei manevre orbitale de ridicare a orbitei, care au durat până la ora patru dimineața a zilei următoare, cei doi cosmonauți au avut permisiunea să dezbrace costumele de scafandru cosmic, să treacă în modulul orbital și să se odihnească. S-au trezit a doua zi la ora 12.00 și, după ce au mâncat, au efectuat a doua manevră de ridicare și corecție a orbitei navei cosmice, în vederea începerii manevrelor de cuplare cu stația orbitală Saliut-6. În momentul cuplării, Soiuz-40 avea o viteză relativă față de stație de 0,3 m/s.
La 15 mai, nava cosmică Soiuz-40 se cuplează la complexul orbital Saliut 6 — Soiuz T-4. Momentul cuplării a fost imortalizat pe film din interiorul stației orbitale. Primul care a trecut prin trapele deschise ale celor două obiecte cosmice a fost Prunariu.
Pe stația orbitală Saliut 6, cei doi cosmonauți s-au întâlnit cu cosmonauții sovietici Vladimir Kovalionok și Victor Savinîh, care se aflau deja pe orbita circumterestră de la 21 martie 1981. Împreună au realizat 22 de experimente științifice, printre care cele denumite „Capilar”, „Biodoza”, „Astro” sau „Nanobalanța”. Experimentul complex „Capilar” a urmărit elaborarea unei tehnologii pentru obținerea, în spațiul cosmic, de monocristale cu profil determinat, prin folosirea efectului de capilaritate în condiții de imponderabilitate, pentru o eventuală utilizare în etapele următoare în scopul elaborării unor tehnologii de mare eficiență. Experimentul „Biodoza” a însemnat îmbunătățirea cunoașterii câmpului de radiații cosmice, iar cel denumit „Nanobalanța” a constat în culegerea de informații privind stabilirea straturilor protectoare subțiri de bioxid de siliciu, sub acțiunea mediului cosmic. Experimentul „Astro” a permis studierea de noi posibile forme de existență a materiei nucleare, pe când experimentul „Reo”, propus de specialiștii români și realizat în colaborare cu cei sovietici, a fost destinat investigării modificărilor circulației sanguine cerebrale, centrale și periferice, care se produc în diferitele etape ale misiunii spațiale. Alte experimente bio-medicale au fost „Miocard”, destinat studierii modificărilor din timpul zborului cosmic la nivelul aparatului cardiovascular, „Imunitatea”, care a studiat influența condițiilor zborului spațial asupra unor substanțe biologic active, și experimentele „Pneumatic” și „Guler”, care au permis obținerea de date despre reacția organismului cosmonautului în perioada de adaptare acută la imponderabilitate.
În dimineața zilei de 22 mai 1981, la bordul complexului orbital Saliut-6 — Soiuz T-4 — Soiuz-40 au început operațiunile de pregătire a întoarcerii pe Pământ a primei expediții cosmice comune româno-sovietice. Echipajul format din cosmonauții Dumitru Prunariu și Leonid Popov își lua rămas bun de la cei doi colegi Kovalionok și Savinîh, care au rămas să-și continue misiunea.
La ora 13,40 (ora Bucureștiului) Soiuz-40 se îndepărtează de complexul orbital pornind spre Pământ. La o altitudine de 170 de km, undeva deasupra Africii, la ora 16.30, capsula de coborâre se desprinde de restul navei cosmice și își continuă drumul spre Pământ, pentru ca cinci minute mai târziu să pătrundă în atmosferă. La ora 16.56, echipajul comun româno-sovietic s-a întors cu bine pe Pământ. Aparatul de coborâre al navei Soiuz-40 a aterizat în zona stabilită, la 225 de km sud-est de orașul Djezkazgan, din stepa Kazahstanului.
Întrebat cum se simte după o săptămână petrecută în stare de imponderabilitate, într-o conferință de presă susținută a doua zi, cosmonautul român a spus: „Acum mă simt foarte bine. Firește, în primele momente după aterizare se simte foarte mult diferența dintre starea de imponderabilitate și forța de atracție a Pământului. În mod obișnuit, acest lucru nu se simte, dar de îndată ce te întorci din Cosmos îl resimți. Pur și simplu nu poți să-ți menții echilibrul”.
Într-un interviu acordat Agerpres, la 12 mai 2011, Dumitru Prunariu spunea: „În primul rând, tot ceea ce s-a petrecut acolo a fost unic, a fost deosebit, începând cu lansarea în spațiul cosmic, cu racheta care ne-a împins în nouă minute cu o viteză 28.500 km/oră spre orbita circumterestră, apoi toată perioada dinaintea joncțiunii cu laboratorul spațial în care a trebuit să testăm toate instalațiile, aparatele, echipamentele de zbor, în zbor real, în timp real, echipamente care nu au fost testate decât la sol”.
Potrivit cosmonautului român, „a fost dorința cercetătorilor români de a avea experimente în spațiul cosmic, de a fi înfăptuite de un cosmonaut din țara lor și de a continua, într-un fel, pe un plan superior, cercetările pe care le făcuseră până atunci”. „Ești conștient, acolo sus, că reprezinți un stat, că îți reprezinți țara și această mândrie de a fi cosmonaut, de a fi reprezentantul unei națiuni crește mult, se dezvoltă și ajunge o trăsătură caracteristică a activității viitoare”, a mai declarat Dumitru Prunariu.
Misiunea a durat șapte zile, 20 de ore, 42 de minute și 52 de secunde, după un parcurs circumterestru de 5.260.000 de kilometri. La momentul zborului, Dumitru Prunariu a fost cel de-al 103-lea cosmonaut al lumii; de atunci numărul cosmonauților a crescut la peste 450.
Reîntorși pe Pământ, cei doi cosmonauți au fost decorați cu cele mai înalte distincții, atât de autoritățile sovietice — Ordinul „Lenin” și titlul de „Erou al Uniunii Sovietice”, cât și de cele române — titlul de onoare suprem „Erou al Republicii Socialiste România”.