Нужно отметить, что деятельность дивизиона происходила в непростых условиях, к личности Прокофьева в руководстве ВВС с определенного момента наметилось негативное отношение. В такой области как воздухоплавание, где далеко не все зависит от человеческих возможностей, весьма сложно было обойтись без летных происшествий. Именно такой случай произошел на учебных подъемах дивизиона в Звенигороде 20 июня 1936 г. В результате сильной грозы и последующего попадания молнии 9 аэростатов сгорело, еще 8 унесло шквалистым ветром. После этого дивизион обследовала специальная комиссия, которая припомнила многие другие происшествия и недостатки, в том числе и случай со сгоревшей оболочкой «СССР-2». В 1937 г. обстановка еще более обострилась, участились проверки, арестовали директора завода № 39 Марголина, а Прокофьева 11 августа 1937 г. личным приказом Я. И. Алксниса сняли с командования дивизионом. Однако он по – прежнему оставался командиром экипажа, определенного для осуществления рекордного полета.
Начиная с середины 1935 г. для обеспечения безопасного старта «СССР-3» высказывалось много предложений, основной смысл которых сводился к уменьшению высоты стратостата в момент наполнения оболочки. После длительных обсуждений остановились на варианте, в котором на оболочку надевалась особая укорачивающая сетка – корсет, придающая всей системе бо2льшую неподвижность. Снималось приспособление выдергиванием специальной стропы, в ходе многократных испытаний его работоспособность вполне подтвердилась.
Летом 1937 г. «СССР-3» твердо решили запустить. Неоднократно проверяли оболочку и герметичность гондолы, заменили электропроводку, часть приборов. На авиазаводе № 84 изготовили новое приспособление с сеткой, уменьшающей высоту субстратостата на старте до 40–50 м. Герметическую гондолу экипажа для обеспечения аварийного спуска оснастили наружным парашютом.
14 мая 1937 г. Прокофьев доложил Начальнику ВВС Алкснису о готовности «СССР-3» к старту. Подготовка на этот раз велась весьма обстоятельно. В специальном постановлении ЦК ВКП (б) в отношении предстоящего запуска стратостата особо указывалось, что всякое освещение предстоящего события впредь до специального разрешения категорически запрещено. Старт должен был состояться за 30 минут до восхода солнца, стартовую команду определили в 326 человек, для связи с экипажем на длинных и коротких волнах изыскали 39 адиоточек, мобилизовали в том числе и радиолюбителей.
В ночь на 3 сентября 1937 г. состоялась очередная попытка старта. Однако при соблюдении мер особой осторожности заполнение газом затянулось, поэтому вместо намеченных 4.00 часов готовность наступила лишь только в 5 часов утра. К этому времени ветер усилился до 4–5 м/сек, поэтому дальнейшие приготовления пришлось отменить: газ выпустили, оболочку снизили.
Утром 18 сентября 1937 г., в 7 часов 50 минут, на летном поле воздухоплавательного дивизиона в Кунцево в присутствии начальника ВВС Алксниса «СССР-3» вновь наполнили водородом. По причине повышенной влажности к гондоле подвесили увеличенный балласт – стартовый вес стратостата составил 5534 кг вместо 4894 кг.
В самый момент старта система полного раскрытия оболочки не сработала, стягивающая сетка – корсет заела. Как выяснилось, из разбухшей от влаги заплетенной косы не вышла стропа разрывного полотнища. Послали наверх на шаре – прыгуне красноармейца, который поднялся и разрезал злополучную стропу. После этого одновременно с отрывом от земли началось полное раскрытие стратостата. Очевидно, в указанный промежуток времени произошло самопроизвольное вскрытие разрывного полотнища оболочки, никем не замеченное.
На высоте 700–800 м, когда стратостат полностью раскрылся, наблюдатели с земли отметили начало его снижения, сначала медленного, затем все более ускоряющегося. Через 15 минут после старта «СССР-3» с вертикальной скоростью 7–8 м/сек (по другим данным, 10–12 м/сек) приземлился в четырех километрах от места старта на стадионе авиазавода № 22 в районе Филей. В момент аварийного приземления экипаж получил ранения, поэтому всех троих стратонавтов доставили в Кремлевскую больницу.
Комиссия, расследовавшая аварию «СССР-3», определила: «причиной аварии является самопроизвольное вскрытие разрывного полотнища. Предполагается, что расцепление косы (разрывной вожжи) вследствие ее намокания во время старта (стопроцентная влажность воздуха) происходило с трением, по величине равным усилию, требуемому для вскрытия разрывного полотнища».
Известный журналист Бронтман, который живо интересовался всеми приготовлениями к советским авиационным рекордам, записал в дневнике свое описание аварии: