УТИ МиГ-15 в то время был самым надежным из всех подобных летательных аппаратов в СССР. Конкретный экземпляр с бортовым номером 18 имел неизрасходованный ресурс по самолету и двигателю более 30 %, а по оборудованию – более 60 %. Был произведен в 1956 году, прошел два ремонта, последний – в марте 1967 года. Двигатель также производства 1956 года, имел четыре капитальных ремонта, из последнего 100-часового ресурса выработал 67 часов.

Итак, летчики заняли свои места в кабинах, и начался радиообмен с руководителем полетов. Вел его Гагарин.

В 10 часов 19 минут, получив разрешение и подтвердив его по радио, Гагарин поднял самолет в воздух.

Радиообмен записывался на магнитную ленту, поэтому есть возможность привести его расшифровку полностью (625 – позывной Гагарина, РП – руководитель полетов, в первой колонке приведено московское время в часах, минутах, секундах).

Вот и все. После этого радиообмен прекратился, и ни на какие запросы со стороны руководителя полетов 625-й больше не отвечал.

На земле не сразу осознали, что произошло непоправимое. Ждали еще несколько десятков минут, непрерывно вызывая самолет по радио. Но вот наступил момент, когда у самолета должно было закончиться топливо, и стало ясно, что на аэродром он не вернется. Тут же в воздух были подняты вертолеты и самолеты, которые вылетели на поиски машины и пилотов. Тогда еще была надежда, что оба летчика успели катапультироваться и опустились на парашютах где-то в лесу.

О том, как проходили поиски, рассказал в своих дневниках генерал Н.П. Каманин, бывший на месте трагедии:

«Уточнив район поиска, мы разбили его на несколько квадратов. В каждом квадрате размером 10 на 10 километров на высоте 50–100 метров летали вертолеты, на высоте 300–600 метров – самолеты Ил-14, они просматривали весь район возможной вынужденной посадки или падения самолета и одновременно служили ретрансляторами радиосвязи вертолетов с КП (командным пунктом) аэродрома…

Более 4-х часов поиск был безрезультатным. В 14.50 командир вертолета майор Замычкин доложил: «Обнаружил обломки самолета Гагарина в 64-х километрах от аэродрома «Чкаловский» и в 3-х километрах от деревни Новоселово».

На вертолете Ми-4 с генералами Морозом и Мадяевым я немедленно вылетел к месту происшествия.

На полях и в лесу лежал еще не тронутый оттепелью глубокий снег, кое-где появились небольшие проталины, но обстановка для поиска белых парашютов была тяжелой (в полете я еще надеялся, что экипаж катапультировался).

Мы сели на опушке леса метрах в 800-х от места падения самолета. Глубина снега была более метра, при каждом шаге нога проваливалась до земли, идти было очень трудно. Когда мы около 16 часов добрались до места падения самолета, там уже было человек 30 во главе с подполковником Козловым…

Многие детали самолета, парашютов, одежды летчиков находились высоко на сучьях деревьев. Находили следы крови и мелкие кусочки человеческого тела. Было ясно, что кто-то из экипажа погиб. Через некоторое время обнаружили обломки верхней челюсти с одним золотым зубом. Врачи доложили, что это челюсть В.С. Серегина. Признаков гибели Гагарина не было, но и надежды на его спасение катастрофически таяли.

В 16 час 33 мин. был обнаружен планшет летчика. Были основания считать, что это планшет Гагарина. Но утверждать, что Гагарин погиб, было еще нельзя, планшет мог остаться в кабине и после катапультирования, да и принадлежность его Гагарину надо было еще доказать. Приближалась темнота, производить раскопки без аварийной комиссии и ночью было невозможно…

В 5.15 28 марта вся комиссия на двух вертолетах вылетела к месту катастрофы. До 7 часов утра ничего существенно нового не было обнаружено, но было уже точно установлено, что найденный вчера планшет принадлежит Гагарину. Около 8 часов утра генерал Кутахов и я почти одновременно заметили на высоте 10–12 метров на одной из берез кусок какой-то материи. Он оказался частью летной куртки Гагарина. Сомнений больше не было: Гагарин погиб. Через несколько минут Кутахов и я вылетели, чтобы доложить правительству печальную весть».

Для расследования причин катастрофы самолета УТИ МиГ-15 и гибели Юрия Гагарина и Владимира Серегина была создана Государственная комиссия, которую возглавил секретарь ЦК КПСС Дмитрий Устинов.

Отдельно работала комиссия КГБ, выяснявшая «по своей линии», не была ли катастрофа результатом заговора, теракта или злого умысла.

Расследование обстоятельств данной катастрофы по тщательности, глубине и обоснованности выполненных работ не имеет равных в мировой практике.

Были рассмотрены следующие версии возможных причин катастрофы: