Zwei Jahre nach dem Jungfernflug der Sojus-2.1w 14A15 startete am 05.12.2015 das zweite Exemplar dieser leichten Trägerrakete vom Kosmodrom Plesetsk im hohen Norden Rußlands. Der Start war bereits seit langem erwartet worden, doch sowohl die Verfügbarkeit der vorgesehenen Nutzlasten als auch der Trägerrakete hatten immer wieder zu Verschiebungen des Termins geführt. Vor allem die NK-33 A Erststufentriebwerke boten Anlaß zur Sorge. Denn diese schon Jahrzehnte alten Triebwerke hatten eine lange Vorgeschichte und seit ihrer Entwicklung im Rahmen des sowjetischen bemannten Mondprogramms Ende der 1960er Jahre nie ihre Zuverlässigkeit unter Beweis stellen können. Jedenfalls nicht in der Praxis, auch wenn das Kusnezow Konstruktionsbüro davon überzeugt war, in zahlreichen Prüfstandläufen die Probleme überwunden zu haben. Sogar der Export in die USA war gelungen, wo mit der Antares Rakete 2013/14 vier erfolgreiche Einsätze des Triebwerks gelungen waren. Doch dann explodierte am 28.10.2014 die fünfte Antares kurz nach dem Abheben. Und auch wenn keine eindeutige Ursache gefunden werden konnte, deutete doch vieles auf einen Turbopumpendefekt in einem ihrer AJ26-62 (NK-33) Triebwerke hin. Daraufhin wurden auch in Rußland nochmals Testläufe unternommen, bevor die nächste Sojus-2.1w ihre Startfreigabe erhielt.
Hauptnutzlast der Rakete war diesmal ein Erderkundungssatellit mit Schwerpunkt Ozeanografie und Meteorologie namens Kanopus-ST. Seine wichtigsten Instrumente waren ein Mikrowellenradiometer mit einer Schwadbreite von 2.200 km bei einer Auflösung von 12 bis 160 km und eine KMVD-E Multispektralkamera. Diese erreichte eine Auflösung von 30 bis 50 m bei 1.000 km Schwadbreite. Hauptnutzer des Satelliten sollte offenbar das russische Militär sein, worauf die Zurückhaltung bei der Veröffentlichung von Informationen wie auch die Zuweisung einer „Kosmos“ Bezeichnung, in diesem Fall Kosmos 2511, hinwies.
Weiterhin wurde seitlich an der „Wolga“ Oberstufe eine kleine Nutzlast zur Radarkalibrierung montiert. Der als KJuA 1 (engl. KYuA) bezeichnete Satellit trug auch die Bezeichnung Kosmos 2512. Almas-Antei, der führende russische Hersteller von Flug– und Raketenabwehrkomplexen, wollte mit dem Satelliten dem Vernehmen nach seine Systeme perfektionieren. Tatsächlich konnte der Satellit auch problemlos auf dem vorgesehenen Orbit in knapp 700 km Höhe ausgesetzt werden, nicht jedoch Kanopus-ST. Zwar hatte der Militärpressedienst bereits den erfolgreichen Start gemeldet, als ernste Probleme bekannt wurden. Bei Kosmos 2511 war nämlich die Nutzlasttrennung fehlgeschlagen. Unbestätigt blieben Presseberichte, wonach bereits vor dem Start Mängel an den Pyroladungen bekannt gewesen waren. Tatsächlich hatte es zuletzt noch einen 24-stündigen Aufschub des Starts wegen nicht näher spezifizierter Probleme mit einer der Nutzlasten gegeben…
Die Oberstufe mit dem unglücklichen Kanopus-ST Satelliten verglühte jedenfalls bereits am 08.12.2015 über dem Atlantik. Ob die Presseberichte, wonach der Wiedereintritt gezielt eingeleitet worden war, zutrafen, ist nicht sicher. Dem stehen nämlich Aussagen gegenüber, wonach der Flug der „Wolga“ nach der Oberstufentrennung bis zum Aussetzen der Nutzlasten und darüber hinaus autonom und in weiten Teilen zeitgesteuert abläuft. Die beobachtete Bahnabsenkung könnte daher Teil eines generell geplanten Manövers zur Vermeidung von Weltraumschrott gewesen sein. Diese Aufgabe erfüllte die Oberstufe jedenfalls, auch wenn der Treibstoff nicht für einen gesteuerten Wiedereintritt reichte. Einige kurzlebige Trümmerstücke konnten zuvor noch beobachtet werden, die jedoch keine Gefahr für andere Satelliten darstellten. Unter ihnen befand sich unbestätigten Berichten zufolge auch der Kosmos 2511 Satellit, der im letzten Augenblick doch noch von der Stufe losgekommen war.