Как уже упоминалось, во время полета «Осоавиахима-1» предполагалось провести многочисленные научные исследования. Для этого в гондолу аппарата имелось в виду поместить фотоаппарат, прибор для исследования магнитного поля Земли, метеорограф и компактную камеру Вильсона. Если большинство приборов выпускалось серийно и с их приобретением проблем не было, то камеру Вильсона еще только предполагалось создать. С этой задачей успешно справился молодой инженер из Физико-технического института Илья Усыскин. Он же стал третьим членом экипажа.

Илья Давидович Усыскин родился в 1910 году в Ярославской губернии в семье рабочего-большевика Давида Усыскина, сосланного за революционную агитацию из Витебска в сельскую местность. Илья с детства любил математику, проявлял способности при изучении иностранных языков. Еще в школе он настолько блестяще овладел немецким, что мог в подлиннике читать «Фауста» Гете. Уже в 16 лет молодой человек поступил в Московское высшее техническое училище, откуда вскоре перевелся в ленинградский Политехнический институт. Закончив его, работал в Физтехе у легендарного «папы Иоффе». Академик Абрам Иоффе и предложил талантливому ученому заняться сначала проектированием компактной камеры Вильсона, а потом отправиться в полет, чтобы на практике опробовать результаты своего труда.

Строительство «Осоавиахима-1» велось в Ленинграде, на заводе имени Сталина. Гигантская конструкция была готова во второй половине 1933 года, и осенью ее переправили в подмосковное Кунцево. Старт был назначен на 30 января 1934 года.

Рано утром 50 красноармейцев вынесли со склада завернутую в полотнище оболочку стратостата и развернули ее в виде огромного серебристого круга. Прозвучала команда «Дать газ» – по ткани пробежали волны, шар начал медленно расти. 140 красноармейцев держали поясные веревки, удерживая стратостат у земли.

На летном поле присутствовали начальник ВВС Яков Алкснис и председатель ЦС Осоавиахима Роберт Эйдеман. Приехал и молодой тогда кинооператор Роман Кармен, который снял впоследствии фильм «Высота 22 000 метров» Был и уже известный журналист Михаил Кольцов, который еще в 1930 году опубликовал в «Правде» статью «Хочу летать!». Репортаж о полете на все радиоточки СССР вела радиостанция имени Коминтерна в перерывах между сообщениями о работе XVII съезда ВКП(б).

И вот на летном поле появились стратонавты. Одетые в специальные комбинезоны с электроподогревом, они прошли мимо журналистов, красноармейцев, членов Государственной комиссии, кивая знакомым и отвечая на многочисленные приветствия. Такими они и остались в памяти присутствующих.

Павел Федосеенко, взяв в руки знамя Осоавиахима, сказал:

«Я заверяю, что в исторические дни работы XVII съезда партии мы сделаем все возможное, чтобы взять штурмом высоты стратосферы, недосягаемые до сих пор. Мы поднимем это знамя, знамя Осоавиахима, на неизведанные высоты!»

Затем стратонавты попрощались с собравшимися и заняли свои места в гондоле. Раздалась команда «Отдать поясные», красноармейцы отпустили веревки, и в 9 часов 4 минуты по московскому времени полет начался.

Через два часа была достигнута высота 19 тысяч метров, рекордная на тот момент, а спустя еще час из заоблачной дали стратонавты рапортовали партийному съезду о покорении высоты в 20 километров.

В 12 часов 33 минуты Васенко сделал запись в бортовом журнале о показании альтимером высоты в 22 тысячи метров и о начале спуска. Из-за большой влажности внутри гондолы радиосвязь прервалась, но, судя по записям, экипаж пребывал в прекрасном настроении и работал: снимал показания приборов, наблюдал за космическими лучами.