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Vitaly Petrov, le premier pilote titulaire Russe en Formule 1, était accompagné d'un généreux soutien financier lorsqu'il est arrivé dans la catégorie reine en 2010. Mais le vice-champion de la série GP2 (2009) cherche toujours à se défaire de l'étiquette de simple pilote payant.

Petrov a remporté le championnat Coupe Lada en 2002 après avoir gagné chaque épreuve. Deux années en Formule Renault ont suivi ainsi que des participations dans différents championnats nationaux européens, mais sans qu'il se démarque. De retour en Russie en 2005, cinq victoires et le titre de Formule 1600 russe relançaient sa carrière.

Il intégrait ensuite la série GP2 en 2006 en participant à quelques courses. En 2007, engagé pour la saison entière, il signait sa première victoire. Petrov gagnait de nouveau en 2008 et terminait à la 7e place du classement des pilotes, derrière Bruno Senna et Romain Grosjean. En 2009, il a été vu sur le podium à sept reprises (dont deux victoires) mais terminait 2e, loin du champion Nico Hülkenberg.

Bien soutenu financièrement par la Russie, son père et des amis de la famille, Petrov est entré en discussions avec Renault F1 qui s'intéressait à lui vu le potentiel commercial qu'il représentait à leurs yeux. Il a été engagé pour la saison 2010, mais avec Robert Kubica comme coéquipier, il a vite souffert de la comparaison.

De plus, les bonnes performances que Petrov signait lors d'une course étaient dévaluées par des erreurs de concentration sur d'autres. Cependant, lors de la finale à Abou Dabi, il a su contenir Fernando Alonso pendant 40 tours et a ainsi directement contribué à la défaite de ce dernier dans le championnat.

Cette prestation, ainsi que la perspective d'un Grand Prix en Russie en 2014 ont poussé Renault à prolonger son contrat pour deux ans. Cependant, il n'effectuait que la première année de ce contrat et les deux parties se séparaient fin 2011. Petrov, soutenu par une partie de l'industrie russe, n'est pas resté longtemps sans volant : en février 2012, il remplaçait Jarno Trulli au sein de l'équipe Caterham avec un contrat d'un an.

Il a signé de bons résultats, parfois comparables à ceux de Heikki Kovalainen en fin de saison. Lors de la finale chaotique au Brésil, Petrov est parvenu à s'emparer de la 11e place à quelques tours de la fin, reprenant ainsi la 10e place du classement des constructeurs pour son écurie. Ce résultat était significatif pour Caterham, puisque seules les équipes figurant dans le top 10 du championnat reçoivent une portion des revenus octroyés par Formula One Management.

Bien que l'écurie soit reconnaissante de ses services et malgré des ententes avec ses sponsors en vue de la saison 2013, le Russe n'est finalement pas conservé au sein de l'écurie Caterham.