Космические аппараты «Фотон» (34КС), предназначенные для проведения технологических экспериментов, были разработаны и изготавливались в Государственном научно-производственном центре «ЦСКБ-Прогресс» (Самара). Основой для него послужил спутник фоторазведки разведки «Зенита-2». Конструктивно КА «Фотон» состоял из спускаемого аппарата с научной и экспериментальной аппаратурой, приборного отсека, тормозной двигательной установки и контейнера с химическими источниками тока. Масса КА - от 5700 до 6200 кг, масса возвращаемой полезной нагрузки - до 700 кг, время существования на орбите - до 18 суток.

КА «Фотон» успешно эксплуатировались с 1985 года по 1999 год. В связи с тем, что КА этой серии не имели системы жизнеобеспечения, на его борту можно было проводить биологические эксперименты только с такими биообъектами, которые не требуют значительного потребления кислорода и очистки атмосферы. Поэтому во всех 12 полётах КА «Фотон» московский Институт медико-биологических проблем (ИМБП) проводил лишь единичные эксперименты. Однако после прекращения полётов специализированных биологических спутников «Бион» и созданием новой серии КА «Фотон М», оборудованных более совершенной системой терморегулирования, интерес к проведению биологических экспериментов на борту этих КА возрос. Для первых полётов новой модификации корабля в ИМБП была разработана комплексная программа экспериментов по фундаментальной биологии и радиационной дозиметрии.

«Фотон М»

Космические аппараты «Фотон М» разработаны и изготавливаются специалистами самарского ГНП РКЦ «ЦСКБ-Прогресс». КА этой серии предназначаются для проведения как технологических, так и биомедицинских экспериментов в условиях микрогравитации. Вес КА составляет 6535 кг, вес научной аппаратуры составляет около 700 кг, вес спускаемого аппарата составляет 2515 кг. Система терморегулирования этих КА позволяет поддерживать температуру газовой среды внутри аппарата в диапазоне +10...+30°C.

Первый КА новой серии «Фотон М» стартовал 15 октября 2002 года с космодрома Плесецк. На борту КА помимо оборудования для проведения экспериментов в области космической технологии и биотехнологии впервые были размещены биологические объекты - тритоны, кубинские раки и гекконы. Было запланировано проведение биологических экспериментов. Вследствие взрыва ракеты-носителя «Союз-У» на 29-й секунде полет закончился падением блоков РН вблизи стартового комплекса, РН и КА были уничтожены, погиб солдат срочной службы рядовой Иван Марченко, поврежден стартовый комплекс. Тем не менее, все партнеры по проекту «Фотон М» дали согласие на повторение экспериментов на новом КА, который, однако еще надо было изготовить.

Пока в Самаре шли работы по изготовлению нового КА взамен утраченного, Федеральное космическое агентство (Роскосмос) провело работы по переносу запусков космических аппаратов «Фотон М» с космодрома Плесецк на космодром Байконур. Главной причиной переноса запусков из Плесецка на Байконур стала нехватка площадей в МИКах космодрома Плесецк в связи с реализацией программы «Ангара». В марте 2004 года на космодроме Байконур работала рекогносцировочная комиссия, которая приняла решение разместить рабочее место для подготовки спутников «Фотон М» в монтажно-испытательном корпусе (МИК) на площадке 112. В первой половине августа в МИК-112 был перевезен стенд (стапель), на котором будет проводиться предстартовая подготовка «Фотонов».

Второй КА «Фотон М» стартовал 31 мая 2005 года с космодрома Байконур с помощью РН «Союз-У». На борту КА «Фотон М2» находились различные биологические объекты: 20 иглистых испанских тритонов, скорпионы, ящерицы гекконы, виноградные улитки. На спутнике было размещено 385 кг аппаратуры, на которой будет поставлено более 20 опытов не только над животными, но и по физике, химии, материаловедению, получению в невесомости высокочистых лекарственных препаратов для лечения иммунодефицитных, вирусных и опухолевых заболеваний.
На тритонах, которым удалили хвост и сетчатку глаза, проводился эксперимент с целью сравнения скорости регенерация органов в невесомости и на земле (при сравнении с контрольной группой, оставшейся на Земле). Ящерицы гекконы внесли вклад в борьбу с остеопорозом. Эксперименты на скорпионах проводились для исследований влияния невесомости на нервную систему. По соглашению с НАСА часть биоматериала была передана американским ученым. В США отправились 12 виноградных улиток, а со второй дюжиной работали в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.

Третий КА «Фотон М» стартовал 14 сентября 2007 года с космодрома Байконур с помощью РН «Союз-У» № 098 и был выведен на орбиту высотой от 262 до 304 км над поверхностью Земли. На борту КА «Фотон М3» находились различные биологические объекты: 12 монгольских мышей-песчанок, 20 тритонов, 5 ящериц, 20 улиток, 54 воронежских таракана, бабочки тутового шелкопряда (Bombyx mori), семена арахиса (Arachis hypogaea). Всего на «Фотоне-М3» установлено 16 комплектов научного оборудования общей массой около 688 кг.
Подготовка мышей-песчанок проводилась в одной из лабораторий Института медико-биологических проблем (ИМБП). Вначале поселившиеся в лаборатории хомяки не имели кличек, но затем сотрудники института дали мохнатым питомцам имена - Боря, Кеша, Васька... К сожалению, через несколько дней после приземления все песчанки были усыплены.
Мягкая посадка КА «Фотон-М3» была произведена 26 сентября в 07:58 UTC (11:58 мск) в 170 км южнее города Кустанай (Казахстан), в точке с координатами 51,5 град. с.ш. и 63,26 град. в.д. В 08:04 UTC (12:04 мск) рядом с капсулой приземлился вертолет поисково-спасательной службы. За время полета на борту аппарата было проведено более 70 экспериментов, большинство из которых были успешными. Неудачей завершился совместный российско-европейский эксперимент по спуску на тросе с орбиты микрокапсулы Fotino (вместо 12 метров в секунду трос начал раскручиваться со скоростью 5 метров в секунду, а потом вообще остановился, и развернулся на 8,5 км вместо 30 км, в связи с чем капсула не вошла в атмосферу Земли).

Четыертый КА «Фотон М» (34КСМ № Е15000-01), программа полета которого была рассчитана на 2 месяца, должен был стартовать 29 июня 2014 года, но 21 февраля появились сообщения, что в связи с задержками в электрических испытаниях космического аппарата на два месяца, запуск откладывается. До отправки на космодром Байконур космический аппарат должен пройти электрические испытания на заводе-изготовителе «ЦСКБ-Прогресс», а затем испытания на герметичность.
20 мая 2014 года «Фотон-М» № 4 был наконец доставлен в монтажно-испытательный корпус пл. 112 космодрома Байконур, после чего начались работы по подготовке космического аппарата к запуску. Для подготовки КА была использована новая чистовая камера, введенная в строй ЦЭНКИ в апреле 2014 года.
16 июля 2014 года на космодроме Байконур завершились работы по установке на борт космического аппарата «Фотон-М» № 4 научной аппаратуры и биообъектов (пять ящериц-гекконов длиной примерно по 10 сантиметров каждая, мухи-дрозофилы, семена растений, яйца шелкопряда, грибной споровой массы (Pleurotus ostreatus), а также слоевища грибных симбиотических организмов (лишайники Peltigera aphthosa и Hypogymnia physodes) и микроорганизмы). Биологическая часть миссии «Фотон-М» № 4 включала в себя эксперименты «ГЕККОН-Ф4», «ФЛУОТРЕК», «БИОРАДИАЦИЯ-Ф», «МИКОЛОГИЯ». Всего на борту спутника было установлено 22 комплекта научной аппаратуры. Среди ее разработчиков - ведущие научно-исследовательские организации России: ГНЦ РФ ИМБП РАН, ФГУП ЦНИИМаш, Филиал ФГУП ЦЭНКИ - НИИСК, СГАУ им. С.П. Королева, ИПУСС РАН и другие.
КА «Фотон М» стартовал 19 июля 2014 года в 00:50:00.094 мск (18 июля 2014 года в 20:50:00.094 UTC) с ПУ № 6 площадки № 31 космодрома Байконур с помощью РН «Союз-2.1а» № Т15000-020. Через восемь с половиной минут после запуска спутник отделился от последней ступени носителя и вышел на расчетную орбиту. После выведения КА на орбиту в соответствии с полетным заданием и заданной программой было осуществлено включение - выключение всех бортовых систем КА, проведена необходимая ориентация КА, а также начато проведение ряда научных экспериментов. Однако во время четвёртого орбитального витка была нарушена связь наземного комплекса управления с КА по каналу выдачи команд. Отказ канала приема команд не позволил осуществить перевод космического аппарата с опорной орбиты на околокруговую орбиту. Связь с космическим аппаратом была установлена только 26 июля в 08.05 мск.
По состоянию на 28 июля было проведено 17 сеансов связи. С борта космического аппарата продолжала поступать телеметрическая информация о функционировании всех систем, проводился ее обработка и анализ. Результаты анализа показывали, что по состоянию на 29 июля все служебные системы КА функционировали в строгом соответствии с логикой работы бортового комплекса управления КА. Научная аппаратура, на которой по намеченной программе начались биологические эксперименты, работала полностью в норме. Успешно функционировало 18 комплектов научной аппаратуры, в том числе установка «Полизон» в составе прибора КБТС-15, на которой к этому времени были проведены два эксперимента.
27 августа 2014 состоялось заседание Государственной комиссии, на которой были рассмотрены результаты выполнения научных экспериментов на борту космического аппарата. В связи с тем, что реализация программы научных экспериментов по состоянию на 27 августа завершена, Госкомиссией было принято решение о посадке спускаемого аппарата 1 сентября 2014 года на территории Оренбургской области.
1 сентября 2014 года в 09:18 UTC (13:18 мск) КА «Фотон М» №4 совершил посадку на территории Оренбургской области. После извлечения биообъектов из спускаемого аппарата спутника “Фотон-М” № 4 для проведения первичного обследования было установлено, что мухи-дрозофилы перенесли космический полет хорошо, успешно развивались и размножались. Все гекконы, к сожалению, погибли. Вскрытие гекконов показало, что ящерицы погибли от скачка давления за полтора-два дня до посадки. Резкий перепад давления был вызван сбоем в системе жизнеобеспечения.