1941年7月14日，蘇聯第聶伯河和別列津河（這個單詞在俄語中是天鵝的意思，柴可夫斯基的著名舞曲《天鵝湖》就取材自是奧爾沙附近的湖泊和村莊中的民間傳說）之間的公路和鐵路樞紐——奧爾沙，已經被德國人佔領。中央集團軍先頭部隊的幾個師，在與缺乏反坦克武器的蘇軍守備部隊經歷了劇烈交火後已經攻下這裡。自6月22日以來，他們始終高歌猛進，由於突然襲擊、長期的滲透、蘇軍的換防和大清洗，德軍迅速突破了200多公里的蘇聯邊境線。得益於閃擊波蘭和征服法國的戰鬥經驗，德軍的閃電戰體系可以說是爐火純青，在廣袤的東歐大平原上像是3把鋒利的尖刀快速撕碎著蘇軍主力部隊的抵抗。雖然各地的小規模殊死抵抗層出不窮，但是無礙全局，德軍迅速向著預定目標快速挺進。此時的德軍完全是一副銳不可當的氣勢，一場速戰速決的勝利似乎已經近在眼前，征服歐洲和瓜分世界的夢想似乎已經近在咫尺了。
之後，戰線距離奧爾沙越來越遠，城內只能聽到遠遠傳來的零星槍炮聲。火車站內一片繁忙，德軍利用繳獲到的為數不多的蘇聯寬軌列車，抓緊將後方的物資和部隊源源不斷的運到這個前線基地，俄羅斯的盛夏，驕陽似火，很多後勤士兵都把軍服和裝備丟在一旁，赤膊上陣搬運物資，車站兩側的遮陽棚下，躺滿了避暑的德軍官兵。
莫斯科時間下午2點30分，一陣刺破空氣的尖嘯嚇住了正在忙碌的德軍，正當所有人驚慌失措的望向周邊時，一陣密集的，拖曳著長長白色尾煙的白色彈雨突然從天而降，隨後落地的炮彈發生了劇烈的爆炸，很多接近落點的士兵被直接炸的粉碎，爆炸又引爆了列車上滿載的彈藥和燃油，連環爆炸將整個車站連同裡面的一切都炸上了天，只留下死一樣的寂靜和一片廢墟。
德軍在這次突如其來的猛烈襲擊中蒙受了巨大傷亡，於是立即派遣空軍出動，想要報復攻擊自己的蘇軍，但一無所獲。奧爾沙交通樞紐遭破壞，德軍地面部隊則不得不停下前進的步伐，先搶修火車站。
根據倖存的士兵的告，如果排除彈藥被擊中後形成的連環爆炸，這次火炮攻擊持續的時間還不到半分鐘。德軍一些參謀認為是炮擊導致倖存士兵對時間的判斷出現差錯，但是很快，越來越多的證據證實了這一說法。由於火車站癱瘓，運輸補給已經中斷，德軍忙於恢復交通，調查工作只能放緩。在糾結了幾個小時後，“蘇軍使用新式火炮對奧爾沙展開轟炸”的報告還是被德軍中央集團軍上報了，不過德軍高層同樣茫然不解，因為之前他們沒有收到過任何相關的情報。
被這場猛烈炮火嚇到的不止是德軍，在奧爾沙東邊，一支正在掩護友軍撤退的蘇軍部隊也被這場突如其來的炮擊嚇得夠嗆。伴隨著幾乎要刺破耳膜的呼嘯聲，拖曳著長長尾煙的炮彈如疾風般掠過他們的頭頂，砸在對面德國法西斯頭上。火焰和煙霧在幾公里外都能看的分明，大地在顫抖，很多蘇軍士兵震驚地楞在了原地。
當時正在前線指揮戰鬥的葉廖緬科元帥回憶道：“炮兵戰果極大。我軍的一些官兵目睹了那巨大的威力後，甚至嚇得退了回來。”
之後，德軍為了防止火車站再次遭受打擊，派出了附近機場的所有偵察機尋找蘇軍炮兵陣地。同時，數個波次的斯圖卡俯衝轟炸機對附近撤退的蘇軍進行了打擊。然而從始至終，德國人都未能發現蘇軍的大口徑火炮。
直到深夜，7臺頂著“鐵軌”的卡車才從偽裝網覆蓋的隱蔽坑中悄悄發動了引擎，向東方撤退。這支神祕的炮兵部隊在狠狠打擊了德軍後，並未進行第二波次打擊，而是就地進行偽裝隱蔽，由於這種新式火炮的炮管從高空中看起來和鐵軌一樣，從而騙過德國的偵察機。
這型神祕的裝備就是後來被稱為“喀秋莎”的BM-13型自行火箭炮，而這支部隊，正是第一支使用喀秋莎的部隊——特別獨立炮兵連。
實際上，俄國人的火箭彈研究最早招可以追溯到一戰時期，俄國工程師曾試驗過用木板和簡易火箭搭載在飛機上，作為對地面攻擊的武器。十月革命的爆發很快便打斷了這些研究，直到20年代末蘇聯人才開始逐步恢復這方面的探索。
1939年的諾門坎戰役，祕密參戰的I16特別實驗小隊使用82mm輕型火箭彈多次襲擊日軍，擊落日軍4架96式轟炸機，並破壞三處日軍炮兵陣地。日軍一度認為蘇軍將76mm加農炮搬上了飛機，於是也開始研究怎樣將火炮裝在飛機上，結果當然是到戰爭結束也沒進展，白白浪費了時間精力。蘇軍各部隊對火箭彈在實戰中的表現極為滿意，軍工部門隨即加快了研究速度。
蘇聯的車載火箭炮自1937年末就開始實驗，但直到1939年夏季也未研發成功，火箭彈的彈道飄忽不定、彈藥可靠性不佳、成本過高等問題始終困擾著這款新生的武器。直到1939年3月底，共產國際廠的火箭炮樣車才通過了測試，達到了“大面積覆蓋敵軍陣地、集結地、打開突破口”的基本設計要求，1941年6月，這款先進的火箭炮開始進入量產階段。
戰爭的突然降臨幾乎延誤了蘇聯人所有的計劃，但是成立火箭炮部隊的進程卻大大地加快了。
6月28日，蘇軍決定組建一個БМ-13特別獨立火箭炮連。30日夜，頭2門火箭炮開到了駐地。第2天，“特別獨立炮兵連”成立了，該部由7臺包括樣車在內的БМ-13-16火箭炮組成，下屬一個補給排，攜帶3000發彈藥和一部分維修配件。由於該連裝備的是先進的祕密武器，必須由最優秀的士兵組成，所有戰士都從捷爾任斯基炮兵學校黨團支部中最優秀的志願者裡選拔出來，指揮官由忠誠可靠的內務人民委員會的伊萬 安德烈耶維奇·弗利尤洛夫大尉出任。
7月11日，特別獨立炮兵連抵達前線，並在14日摧毀了奧爾沙火車站。弗利尤洛夫大尉確實是一位老練的指揮官，他為了防止火箭炮被敵軍的反擊摧毀，提前挖掘好了隱蔽所，在一輪齊射發射光112發彈藥後，就立即把部隊轉移到隱蔽地點，成功躲開了德軍空軍的偵察和反擊。
摧毀奧爾沙火車站的戰鬥只是特別獨立炮兵連發威的開始。20日，德軍前線再次發來報告，一支駐守在斯摩稜斯克外圍村莊的步兵團遭受不明來歷的強大火炮襲擊，傷亡極為慘重；30日，又有一處榴彈炮營陣地遭到重創。此後，德軍又在進攻斯摩稜斯克的戰鬥中遭遇強大炮火攻擊，“斯大林擁有一種發射聲像是管風琴一樣的超級武器”的消息不脛而走，恐怖的傳言如同瘟疫般蔓延，嚴重打擊了德軍的士氣。
“不惜一切代價，設法找到這支部隊，俘虜他們的人員和裝備，這對於我們至關重要。”希特勒和他的將軍們一次又一次的向前線下達著這條命令，然而無濟於事，機警的弗利尤洛夫無數次躲過了德軍的偵察和圍剿，同時還不斷重創德軍。
8月底，弗利尤洛夫轉戰至葉爾尼亞，跟隨朱可夫元帥作戰，試圖摧毀葉爾尼亞突出部的德軍陣地，為莫斯科完成防禦部署爭取時間。雖然對手是強大的第10裝甲師、第17摩步師和黨衛軍“帝國”師、“大德意志”師，但特別獨立炮兵連的戰士們毫無懼色，在這場戰鬥中，喀秋莎火箭炮第一次和其他火炮、迫擊炮進行聯合作戰，在炮戰中將德國炮兵打得抬不起頭來。
“我們傷亡過半！重武器損失殆盡！所有指揮官陣亡！俄國人簡直瘋了！他們把全蘇聯所有的炮彈都扔到了這裡！整個陣地上找不到一棵立著的樹！所有的制高點都被削低了1到2米！”第十七摩托化步兵師的一名參謀在戰後如此說道。該名參謀因為彙報時發表了上述言論而被視為動搖分子，為防止他繼續動搖軍心而被送去德國後方療養，後來被蓋世太保祕密處決。
至9月初，德軍不得不放棄葉爾尼亞突出部，向南加強南部方面軍，蘇軍收復葉爾尼亞。此戰，喀秋莎消耗了一千餘發炮彈，有力支援了朱可夫元帥的作戰計劃，朱可夫晚年撰寫的回憶錄中對此也有提及。
9月中旬，弗利尤洛夫所部再次返回斯摩稜斯克地區作戰，但是由於在列寧格勒、斯大林格勒兩線作戰，蘇軍的兵力吃緊，斯摩稜斯克方面的許多蘇軍部隊被抽調去其他方向。並且隨著秋季降雨的到來，戰壕和隱蔽地點往往積水嚴重，偽裝物也經常被沖掉，蘇軍的處境愈加困難。喀秋莎雖然還在努力的歌唱著，卻再難挽回危局。
10月初，德軍集中了新的預備隊，發動了“颱風”行動，旨在突破斯摩稜斯克之後直取莫斯科。蘇軍戰線多處被突破，被迫開始撤退。10月7日夜，正在隱蔽行軍的費列洛夫所部在布嘎特伊村與德軍滲透部隊意外遭遇，雙方短兵相接，密集交火。火箭炮兵們迅速就地展開，部署發射陣地，其他戰士則拼死擋住德軍的進攻，為火箭炮的發射爭取時間。從照明彈的火光中，費列洛夫看的很清楚，德軍的進攻箭頭直指自己，他迅速命令部隊開火，將最後的200多發火箭彈傾斜到德國法西斯的頭頂。
當喀秋莎的最後一首歌唱完時，該部已經深陷重圍，士兵們炸燬了發射車，連一顆螺絲釘都沒有落入德軍之手。剩餘官兵隨即組織突圍，但幾乎悉數犧牲，無一人被俘或投降。
第一支喀秋莎部隊就這樣消失在了莫斯科城下，直至他們全滅，德軍都未能獲得喀秋莎的祕密。
然而，還沒等德軍舒一口氣，新的喀秋莎的歌聲就再次響徹在了莫斯科城下，無數臺嶄新的喀秋莎火箭炮開下生產線，把歌聲從莫斯科城下唱到柏林城外，唱到法西斯德國的覆滅。
二戰結束後，費列洛夫被追授一級衛國戰爭勳章，奧爾沙的一條大街被命名為費列洛夫街，在街道的盡頭，至今還屹立著喀秋莎的雕像。
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