После защиты дипломной работы в академии Жуковского и длительного перерыва в полётах Юрий Гагарин приступил к лётной практике — тренировочным полётам. В период с 13 по 22 марта 1968 года он совершил 18 полётов общей продолжительностью 7 часов. Перед самостоятельными вылетами ему оставались последние два контрольных полёта — с лётчиком-инструктором, командиром полка, Героем Советского Союза Владимиром Серёгиным.
Утром 27 марта 1968 года в 10:18 Гагарин и Серёгин взлетели на учебном самолёте МиГ-15УТИ с подмосковного аэродрома Чкаловский в Щёлково. На момент взлёта условия видимости были нормальными, а высота нижней границы облаков составляла 900 м над земной поверхностью. Выполнение задания в пилотажной зоне должно было занять не менее 20 минут, но уже в 10:31 Гагарин сообщил на землю об окончании задания, запросил разрешения развернуться и лететь на базу. После этого связь с самолётом прервалась.
Когда стало ясно, что у самолёта уже должно было закончиться топливо, в зоне полётов начались поиски, которые продолжались более 3 часов. В 14:50 одному из вертолётов удалось обнаружить обломки самолёта МиГ-15УТИ примерно в 65 км от аэродрома, в районе деревни Новосёлово, в 18 км от города Киржача Владимирской области. Утром следующего дня на месте падения самолёта приступили к работе члены Государственной комиссии. Были обнаружены фрагменты тел Серёгина и Гагарина, опознанные родственниками и сослуживцами. На месте авиакатастрофы были найдены личные вещи пилотов, бумажник с водительскими правами и фотографией Королёва, а также на ветке был найден клочок лётной куртки Гагарина
Созданная для расследования причин катастрофы Государственная комиссия состояла из трёх подкомиссий:
- по изучению лётной подготовки экипажа, проверке организации и обеспечения полётов 27 марта (лётная подкомиссия);
- по оценке состояния лётчиков до и во время полёта, официального опознания погибших (медицинская подкомиссия);
- по изучению и анализу материальной части самолёта МиГ-15УТИ (инженерная подкомиссия).
В результате отчёт комиссии был засекречен и его детали известны только из статей и интервью отдельных её членов. Причины и обстоятельства катастрофы остаются невыясненными.
Анализ отпечатков стрелок кабинных и наручных часов Гагарина показал, что катастрофа произошла в 10:31, то есть через 50—70 секунд после последнего радиообмена с Гагариным.
Официальные выводы комиссии были таковы: экипаж из-за изменившейся в полёте воздушной обстановки (подробности не уточнялись) совершил резкий манёвр и сорвался в штопор. Несмотря на попытки лётчиков вывести машину в горизонтальный полёт, самолёт столкнулся с землёй, экипаж погиб. Отказов или неисправностей техники обнаружено не было. Химический анализ останков и крови лётчиков посторонних веществ не выявил.
Отдельно работала комиссия КГБ, выяснявшая «по своей линии», не была ли катастрофа результатом заговора, теракта или злого умысла. Комиссия КГБ обнаружила многочисленные нарушения в работе наземного персонала аэродрома.
К 50-летнему юбилею полёта Гагарина в космос были рассекречены выводы госкомиссии о возможных причинах его гибели. Наиболее вероятной причиной падения самолёта, согласно данным архива президента РФ, является резкий манёвр уклонения от шара-зонда или, что менее вероятно, для предотвращения схода в верхний край облачности. Манёвр в результате привёл к попаданию самолёта в закритический режим полёта и к падению.
Перед своим историческим полётом в космос 10 апреля 1961 года Юрий Гагарин на всякий случай написал прощальное письмо родным. Долгое время родные и близкие не знали о письме. И только после авиакатастрофы под Киржачем письмо вручили супруге первого космонавта — Валентине Гагариной.
Здравствуйте, мои милые, горячо любимые Валечка, Леночка и Галочка! Решил вот вам написать несколько строк, чтобы поделиться с вами и разделить вместе ту радость и счастье, которые мне выпали сегодня. Сегодня правительственная комиссия решила послать меня в космос первым. Знаешь, дорогая Валюша, как я рад, хочу, чтобы и вы были рады вместе со мной. Простому человеку доверили такую большую государственную задачу — проложить первую дорогу в космос!Можно ли мечтать о большем? Ведь это — история, это — новая эра! Через день я должен стартовать. Вы в это время будете заниматься своими делами. Очень большая задача легла на мои плечи. Хотелось бы перед этим немного побыть с вами, поговорить с тобой. Но, увы, вы далеко. Тем не менее я всегда чувствую вас рядом с собой.В технику я верю полностью. Она подвести не должна. Но бывает ведь, что на ровном месте человек падает и ломает себе шею. Здесь тоже может что-нибудь случиться. Но сам я пока в это не верю. Ну а если что случится, то прошу вас и в первую очередь тебя, Валюша, не убиваться с горя. Ведь жизнь есть жизнь, и никто не гарантирован, что его завтра не задавит машина. Береги, пожалуйста, наших девочек, люби их, как люблю я. Вырасти из них, пожалуйста, не белоручек, не маменькиных дочек, а настоящих людей, которым ухабы жизни были бы не страшны. Вырасти людей, достойных нового общества — коммунизма. В этом тебе поможет государство. Ну а свою личную жизнь устраивай, как подскажет тебе совесть, как посчитаешь нужным. Никаких обязательств я на тебя не накладываю, да и не вправе это делать.
Что-то слишком траурное письмо получается. Сам я в это не верю. Надеюсь, что это письмо ты никогда не увидишь, и мне будет стыдно перед самим собой за эту мимолётную слабость. Но если что-то случится, ты должна знать всё до конца.Я пока жил честно, правдиво, с пользой для людей, хотя она была и небольшая. Когда-то ещё в детстве прочитал слова В. П. Чкалова: «Если быть, то быть первым». Вот я и стараюсь им быть и буду до конца. Хочу, Валечка, посвятить этот полёт людям нового общества, коммунизма, в которое мы уже вступаем, нашей великой Родине, нашей науке.Надеюсь, что через несколько дней мы опять будем вместе, будем счастливы.Валечка, ты, пожалуйста, не забывай моих родителей, если будет возможность, то помоги в чём-нибудь. Передай им от меня большой привет, и пусть простят меня за то, что они об этом ничего не знали, да им не положено было знать. Ну вот, кажется, и всё. До свидания, мои родные. Крепко-накрепко вас обнимаю и целую, с приветом ваш папа и Юра. 10.04.61 г.
