Фототелевизионное устройство "Енисей" разработали сотрудники ленинградского НИИ-380, впоследствии известного как Всесоюзный научно-исследовательский институт телевидения. Это был не просто фотоаппарат, но и проявочное устройство, и передатчик (через бортовую радиолинию) полученных после обработки изображений. Неслучайно конструкторы называли его в шутку "банно-прачечным трестом".
Устройство имело два объектива с фокусными расстояниями 200 и 500 мм для одновременной съемки двух кадров в двух масштабах. Эта методика оснащения телевизионной системы двумя телекамерами (двумя сменными объективами) потом многократно использовалась в космических аппаратах, создаваемых для изучения Солнечной системы. Объектив с фокусным расстоянием 200 мм формировал изображение диска Луны, полностью вписывающееся в кадр. Крупномасштабное изображение Луны выходило за пределы кадра, но давало увеличение четкости, соответствующее увеличению фокусного расстояния. В обоих случаях формировались телевизионные кадры с четкостью не ниже 1000 строк.
Запуск межпланетной станции "Е-2А" ракетой "Р-7" (8К72, № Л1-8, "Восток") состоялся 4 октября 1959 года. В прессе прошло сообщение о запуске "Луны-3". Для приема бесценных снимков были организованы два временных пункта связи: на горе Кошка близ Симеиза (Крым) и на Камчатке. Сеансы связи со станцией в крымском пункте велись днем и ночью, на них присутствовал сам Сергей Павлович Королев и его коллеги, почти не отдыхая.
Станция вышла на эллиптическую орбиту с апогеем 480 000 км и перигеем 47 500 км. Траектория полета была выбрана с таким расчетом, чтобы в момент максимального сближения с Луной (6200 км) аппарат находился от нее южнее, а на полученных снимках было видно достаточное количество известных объектов, что необходимо для нанесения координатной сетки на карту Луны. Съемка проводилась 7 октября, когда Солнце освещало около 70 % ее обратной стороны.
После проявления пленки на борту станции, изображения передавались с помощью фототелевизионной системы в двух режимах: медленном на больших расстояниях и быстром при подлете к Земле.
Вспоминает конструктор Борис Евсеевич Черток (1912–2011):
Я пристроился рядом с Богуславским [специалист по космическим радиосистемам Евгений Яковлевич Богуславский] у аппарата открытой записи на электрохимической бумаге.
С приемного пункта докладывали:
— Дальность — пятьдесят тысяч. Сигнал устойчивый. Есть прием!
Дали команду на воспроизведение изображения…
На бумаге строчка за строчкой появляется серое изображение. Круг, на котором различить подробности можно при достаточно большом воображении.
Королев не выдержал и ворвался к нам в тесную комнатку.
— Ну что там у вас?
— У нас получилось, что Луна круглая, — сказал я.
Богуславский вытянул из аппарата записанное на бумаге изображение, показал Королеву и спокойно разорвал. СП даже не возмутился.
— Зачем же так сразу, Евгений Яковлевич? Ведь это первый, понимаешь, первый!
— Плохо, много всякой грязи. Сейчас мы уберем помехи, и следующие кадры пойдут нормально.
Постепенно на бумаге появлялись один за другим все более четкие кадры.
Мы ликовали, поздравляли друг друга. Богуславский успокаивал, что на фотопленке, которую обработаем в Москве, все будет гораздо лучше…
Сегодня эти фотографии оставляют желать много лучшего. Но они и в самом деле были первыми! Расшифровав их, астрономы получили уникальный научный материал. На снимках видны как участки невидимой с Земли поверхности Луны, так и небольшая область с уже известным рельефом. Оказалось, что на обратной стороне Луны, в отличие от видимой ее части, мало "морей", но зато преобладают горные районы.
31 декабря 1959 года Сергей Королев собрал ближайших сотрудников своего ОКБ-1 для традиционного подведения итогов года. Все участники пусков "Е-2" получили от него в подарок по экземпляру только что вышедшего атласа "Первые фотографии обратной стороны Луны".
С начальным этапом борьбы СССР и США за лунные приоритеты связаны одна почти детективная история.
Совсем недавно стало известно, что первые удачные фотоснимки обратной стороны Луны были получены не только благодаря аппаратуре "Енисей", но и высококачественной 35-миллиметровой фотопленке АШ, позаимствованной у… американских шпионов.