działał również w Komsomole. 11 maja 1990 roku został rekomendowany do włączenia w oddział kosmonautów, w październiku 1990 roku rozpoczął przygotowania w centrum kosmicznym, od 1 lipca do 4 listopada 1994 roku odbywał swój pierwszy lot kosmiczny jako inżynier statku Sojuz TM-19 i stacji kosmicznej Mir; dwukrotnie wykonał wówczas spacer kosmiczny, stając się pierwszym Kazachem, który wyszedł w otwartą przestrzeń kosmiczną. Spędził w kosmosie 125 dni, 22 godziny, 53 minuty i 36 sekund. Od 29 stycznia do 25 sierpnia 1998 roku wykonywał swój drugi kosmiczny lot jako dowódca załogi statku Sojuz TM-27 i stacji kosmicznej Mir. Spędził w kosmosie 207 dni, 12 godzin, 51 minut i 2 sekundy. Od 28 kwietnia do 6 maja 2001 roku odbywał swój trzeci lot kosmiczny jako dowódca statku Sojuz TM-32; spędził w kosmosie 7 dni, 22 godziny, 4 minuty i 8 sekund.
12 stycznia 1995 roku uzyskał tytuł lotnika-kosmonauty Kazachstanu, zaś 3 kwietnia 1999 roku kosmonauty 1 klasy. 9 sierpnia 2003 roku otrzymał rangę generała majora, a 7 maja 2007 roku generała porucznika lotnictwa Kazachstanu. W listopadzie 2003 roku odszedł z czynnej służby wojskowej i został zastępcą naczelnika Wojskowej Akademii Inżynieryjnej Sił Powietrznych im. N.J. Żukowskiego.