Этот опытный пилот в гражданскую командовал воздухоотрядом армии Блюхера и был награжден орденом Красного Знамени за то, что со своего аэростата, зависающего над полем боя, успешно корректировал огонь красной артиллерии и действия пехоты. Позже Федосеенко окончил академию имени Жуковского с дипломом инженера-конструктора по дирижаблестроению и при поддержке Центрального совета Осоавиахима взялся за сооружение стратостата-рекордсмена.
«Осоавиахим-1» состоял из прорезиненной матерчатой оболочки объемом 24940 кубометров и гондолы диаметром более двух метров, изготовленной из 8-миллиметровой стали. Она крепилась на специальном «поясе» чуть ниже «экватора» сетки, опутывающей оболочку. Стратостат с газом весил около 2,5 тонн. Экипаж состоял из трех человек: самого Федосеенко, 24-летнего ученого-физика Ильи Усыскина и проектировщика летательного аппарата, инженера Андрея Васенко.
Старт «Осоавиахима-1» несколько раз откладывался, что официально объясняли неблагоприятными погодными условиями. Однако настоящей причиной было стремление приурочить рекордный полет к XVII съезду партии, и этот вопрос решался на высшем уровне.
«Стратостат «Осоавиахим» оборудован для зимнего полета и снаряжен интересными и ценными для науки приборами, — докладывал нарком по военным и морским делам Ворошилов 9 января 1933 года секретной запиской Сталину. — Зимний полет представляет для изучения стратосферы особенный интерес, тем более что до сего времени полетов зимой не производилось. Прошу разрешения произвести при первой благоприятной погоде зимний полет стратостата «Осоавиахим».
Политбюро дало разрешение специальным постановлением от 11 января.
Ранним утром 30 января на поле Кунцевского аэродрома разостлали брезент, выложили огромную серебристую оболочку. Собрались журналисты, члены государственной комиссии. И вот показались стратонавты, одетые в комбинезоны с электрообогревом. Павел Федосеенко со знаменем Осоавиахима в руках от имени экипажа заверил комиссию, что «в исторические дни работы XVII съезда партии мы сделаем все возможное, чтобы взять штурмом высоты стратосферы, недосягаемые до сих пор».
«Осоавиахим» стартовал в 09.06, а в 10.05 с него сообщили на землю: «Достигли высоты 19000 м по альтиметру, не израсходовав ни одного грамма балласта». В последующие сеансы связи стратонавты отрапортовали партийному съезду о достижении рекордной 20-километовой высоты, передали приветствия Сталину, Молотову, Ворошилову, Кагановичу, Кирову, Ленинскому комсомолу, газете «Правда», газете «Комсомольская правда» и ленинградскому пролетариату. Но около полудня, когда стратостат поднялся на 20600 метров, связь с Москвой оборвалась. Тут-то и начались загадки.
В 12.45 радиолюбитель из Гомеля Неклюев услушал в наушниках: «Внимание, говорит стратостат, передатчик „Сириус“. Сообщите об этом… Стратостат попал в зону осадков, обледенел, мы находимся в безвыходном положении. Облеплены льдом, падаем… Ждем удара. Два моих товарища в скверном состоянии… Кончаю, скоро удар».
Между тем, опять же в 12.45, радиолюбитель Стеттлер из Энгельса Саратовской области записал радиограмму: «Алло, алло, говорит „Сириус“. Имеем высоту 21000 метров». А еще через 10 минут тот же голос начал что-то передавать, но передача оборвалась. В полночь тревожное сообщение, аналогичное принятому Неклюевым, принял в Смоленской области командир роты Чонгарской дивизии Касаткин…
«Осоавиахим» упал в Мордовской области, близ станции Кадошкино. «В гондоле обнаружено 3 трупа, при которых найдены документы на имя тов. Федосеенко и двух его спутников», — доложил Сталину 31 января зам. председателя ОГПУ Ягода.
Прибывшая на место катастрофы комиссия пришла к заключению, что падение стратостата произошло из-за перегрева солнечным теплом оболочки, повлекшего за собой сброс объема газа, а это резко ускорило спуск. Скорость падения стала критической, на высоте около 2 км гондола оторвалась от баллона. Дополнительными факторами аварии были признаны слабое крепление гондолы, запутывание клапанной веревки и сложные условия полета.
Что же до загадочных радиограмм, то их сочли мистификацией. И только много позже, когда наука ушла далеко вперед, возникла гипотеза о попадании «Осоавиахима» в некую энергетическую яму, аномальную географическую зону, которая «баловала» с радиосигналами, да и сам стратостат могла «попридержать». Впрочем, это ведь всего только гипотеза…
Останки стратонавтов захоронили в Кремлевской стене. Во главе траурной процессии участников и делегатов партийного съезда несли урны с прахом к месту погребения Сталин, Молотов и Ворошилов. Посмертно членов экипажа наградили орденами Ленина.