同温层，位于地表上空10至55千米范围内，气温几乎不随高度变化而变化，气流运动大体平稳，在通信、航空方面有很高应用价值。在人类探索天空的过程中，曾有科学家以乘坐气球的方式到达过同温层，并开展相关研究。

1931年5月27日，比利时科学家奥古斯特·皮卡尔发明制造了1个密封铝制气球吊舱，并与助手搭乘它从德国奥古斯堡升空，上升至15781米的高度，创下人类首次到达同温层的壮举，他也成为世界上第一个操纵气球到达同温层的人。漫画《丁丁历险记》中的发明家卡尔库鲁斯（Calculus音译，意为“微积分”）教授的原型即为奥古斯特。

消息传到苏联，科学家弗拉基米尔·奇热夫斯基决心研制一个可乘坐3人的气球飞行器征服同温层，为国争光。

气球研制成功后，许多人跃跃欲试，争当苏联征服同温层的第一人。经过层层遴选，有3人入围，分别是气球飞行负责人格奥尔基·普罗科菲耶夫，他是苏军独立空中观察气球营的营长；第二人是气球设计师之一的康斯坦丁·戈杜诺夫；第三人是无线电报务员埃尔恩斯特·比尔恩鲍姆。

俄罗斯科学院自然科学与技术研究所主任研究员德米特里·索博列夫介绍说，苏联挑选多座航天飞船乘员时，也借鉴了气球乘员的选拔原则，选择军事飞行员担任飞船指挥官，然后是科学家和工程师。

乘气球进入高空风险极高，30年后，苏联宇航员准备进行首次太空飞行时，设计师谢尔盖·科罗廖夫给出的成功几率不超过50%，而1933年时气球试验的成功几率还不到30%。西方记者将苏联征服同温层的飞行称作“抱着火药桶跳探戈”，这是因为气球的升力完全由易燃易爆的氢气提供，稍有不慎引发爆炸，乘员们就会与气球一起粉身碎骨。

1933年9月30日上午，聚集在莫斯科附近一个空地上的人群鸦雀无声，气球将在这里升空进入同温层。一声令下，只见气球离开地面，上升速度逐渐加快，向着天空中的云彩飞升而去。

气球飞行试验指挥员和飞行负责人通过无线电彼此交换着指令。无线电通信中只能听见两个呼号：“鱼”和“火星”，“鱼”指地面指挥人员，“火星”指天空中的气球。最后，气球抵达19000米高度，并在此高度滞空整整两个小时，一举打破奥古斯特所保持的高度纪录。滞空期间，乘员们进行了观察试验和相关测量工作，并记录下各种数据。

12时50分，气球乘员们向斯大林、伏罗希洛夫和莫洛托夫发去一份电文报告说：“苏联第一个同温层气球乘员完成了赋予他们的任务，并已顺利升至19000米高度。乘员准备开展征服同温层的下一步工作。”这份电文立即在全世界引起轰动。

由于高度比奥古斯特的纪录要高，且滞空时间长达两小时，记者们将这一新的世界纪录称为“世界天花板”。所有工作完成后，地面指挥人员下达下降返回命令，气球顺利返回地面，苏联人征服同温层的探索圆满画上了句号。