Protopopov iniziò a pattinare relativamente tardi, a 15 anni, e fu allenato da Nina Lepninskaya. Nel 1951, fu arruolato nella flotta del Baltico ma usò ogni licenza per pattinare. La sua prima partner fu Margarita Bogoyavlenskaya, con la quale vinse la medaglia d’argento ai campionati sovietici del 1953.
Protopopov incontrò Ludmila Belousova nella primavera del 1954 a Mosca. Lei si trasferì a Leningrado nel 1955 e iniziò ad allenarsi con Protopopov nel 1956 dopo il suo congedo, si allenarono al VSS Lokomotiv e gareggiarono a livello internazionale per l’URSS. Belousova e Protopopov sono stati allenati inizialmente da Igor Moskvin e poi da Pyotr Orlov, ma ha lasciato modi con Orlov dopo una serie di disaccordi. La coppia si è poi allenata senza un allenatore in una pista di Voskresensk, Mosca Oblast. Nel 1961, decisero di lavorare con Stanislav Zhuk per aumentare la loro difficoltà tecnica.
Belousova e Protopopov hanno debuttato ai campionati del mondo nel 1958, classificandosi 13°. Due anni dopo hanno partecipato alle loro prime Olimpiadi, piazzandosi al 9° posto. Nel 1962, hanno fatto il podio del campionato del mondo per la prima volta, guadagnando la medaglia d’argento. Furono la prima coppia dell’Unione Sovietica o della Russia a vincere una medaglia mondiale dall’introduzione della disciplina ai campionati mondiali del 1908 (che avevano solo tre coppie in gara). Hanno anche vinto l’argento ai Campionati europei, diventando la seconda coppia sovietica a vincere medaglie dopo Nina Zhuk / Stanislav Zhuk (che ha vinto l’argento dal 1958 al 1960).
La prima grande medaglia d’oro internazionale di Belousova e Protopopov è venuto alle Olimpiadi invernali del 1964. Fu il primo oro olimpico a coppie per l’Unione Sovietica. Belousova e Protopopov iniziarono una striscia di quarant’anni di medaglie d’oro sovietiche/russe nel pattinaggio a coppie, la più lunga nella storia dello sport olimpico, dal 1964 al 2006.
Belousova e Protopopov vinsero la loro prima medaglia d’oro mondiale ed europea nel 1965, e così facendo, divennero anche la prima coppia sovietica/russa a vincere quei titoli.
Divennero campioni olimpici per la seconda volta alle Olimpiadi invernali del 1968. A 32 e 35 anni, rispettivamente, furono tra i più vecchi campioni del pattinaggio di figura.
La stagione successiva, vinsero la medaglia d’argento ai Campionati europei e il bronzo ai Campionati mondiali, mentre Irina Rodnina iniziava il suo regno con il suo primo partner, Alexei Ulanov. Quelle furono le ultime apparizioni della coppia alle principali competizioni internazionali, ma avrebbero continuato a competere all’interno dell’Unione Sovietica fino al 1972.
In totale, Belousova e Protopopov hanno vinto due titoli olimpici e hanno anche vinto medaglie otto volte ai campionati mondiali ed europei, comprese quattro medaglie d’oro mondiali ed europee consecutive. Dopo il ritiro dalle competizioni, hanno pattinato in spettacoli e continuano a farlo. Nel settembre 2015, hanno rinnovato la loro lunga tradizione di pattinaggio in una mostra di beneficenza a Boston, Massachusetts, chiamata “Evening with Champions”.
Belousova e Protopopov hanno contribuito allo sviluppo del pattinaggio a coppie, compresa l’introduzione di tre spirali della morte – l’interno indietro (BIDS), l’interno avanti (FIDS) e l’esterno avanti (FODS), che hanno soprannominato rispettivamente la spirale cosmica, la spirale Life e la spirale Love. Dick Button ha dichiarato: “I Protopopov sono grandi pattinatori non solo perché erano i migliori campioni olimpici, ma anche perché il loro impatto creativo era straordinario.”
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