Сергея Королева беспокоили перелеты спускаемых аппаратов, которые никто не мог объяснить, но, с другой стороны, оба космических рейса завершились благополучно, и подопытная живность нормально перенесла их, — можно было рискнуть. Двадцать девятого марта Государственная комиссия дала добро на осуществление пилотируемого полета.
Дальнейшее хорошо известно: 12 апреля 1961 года старший лейтенант Юрий Алексеевич Гагарин совершил одновитковой полет вокруг Земли, войдя в историю как первый человек, побывавший в космосе. Впоследствии выяснили и причину перелетов кораблей "ЗКА" — оказалось, что всему виной монтажная ошибка: сигнал на разделение отсеков корабля поступал на секунду позже, чем пироножи разрубали соединяющие кабели: в итоге корабли входили в атмосферу целиком, и отсеки разделялись лишь после перегорания кабелей под воздействием раскаленного воздуха.
Разумеется, в пилотируемом полете на корабле не было аппаратуры "Фтор". Более того, из-за перегруза "Востока" пришлось избавиться от некоторых "лишних" предметов, в число которых попала репортажная кинокамера "Конвас". Хотя все космонавты первого набора учились работать с ней, чтобы осуществлять съемку с орбиты, первым ею воспользовался Герман Титов на "Востоке-2". Юрию Гагарину оставалось только запомнить как можно больше и постараться подробно изложить все, что он видел на орбите. Его впечатления были очень важны как для конструкторов корабля, так и для военных заказчиков, пытавшихся уже тогда оценить разведывательный потенциал космических систем. Тринадцатого апреля 1961 года в своем трехчасовом докладе перед Государственной комиссией старший лейтенант Гагарин, получивший после полета звание майора, сообщил, что различать детали земной поверхности с орбиты можно, но без специального оборудования трудно их идентифицировать.
Процитирую красноречивый фрагмент из этого исторического доклада, три десятилетия остававшегося совершенно секретным: "Вопрос. Как вы прикидываете, какие минимальные размеры предметов вы надежно можете различить своим глазом без прибора, без фотографий — смотришь и видишь: вот дорога идет, видно ее, а тропинку не видно; идет поезд, видно, а автомобиль, например, не видно?
Ответ. Ну, поездов я не видел, автомобилей тоже. Но вот реки и притоки рек видно. Обычные пашни, они видны как квадраты, вспаханные или невспаханные. Это видно было с высоты, когда работала третья ступень и конец третьей ступени.
Вопрос. Вот вы летите над городом — можно нарисовать схему улиц?
Ответ. Над городами я не пролетал, и таких, наверное, городов не было. Мне кажется, что предметы размером метров в сто можно наблюдать. Вот острова, потом притоки этих рек больших, они, по-моему, не такие широкие, эти притоки, а их видно хорошо".
Задача оценить возможности наблюдения деталей земной поверхности с орбиты стояла и перед Германом Титовым, который 6 августа 1961 года на корабле-спутнике "Восток-2" отправился в суточный космический рейс. Кроме того, в ходе полета он мог пользоваться камерой "Конвас" с трехсотметровым запасом цветной пленки и оптической системой "Визир" с трех- и пятикратным увеличением. Съемку поверхности Титов провел на первом витке, а после тринадцатого пытался наблюдать наземные объекты через "Визир". Его работу сильно затрудняла болезнь укачивания (кинетоз), что впоследствии вызвало серьезную дискуссию среди ученых, которые начали сомневаться, способен ли человек долго находиться в невесомости без вредных для организма последствий. Так или иначе, но теперь задача создания спутника фоторазведки стала актуальной как никогда.
Проект корабля-спутника "2К" ("Зенит-2") вела в ОКБ-1 группа Павла Цыбина; ведущим конструктором был назначен Борис Рублев. Подготовкой документации занимался специализированный отдел 29, который возглавил Евгений Рязанов. Технические требования к "2К" оказались куда жестче, чем к кораблю "Восток": конструкторы должны были обеспечить строгий температурный режим, трехосную ориентацию на всем протяжении восьмисуточного полета, точную посадку спускаемого аппарата в расчетный район и, главное — надежную управляемость с Земли. Посему опыт работы над пилотируемым "Востоком" пригодился в проекте лишь отчасти.
Хотя фоторазведчик "Зенит-2" внешне напоминает "Восток", заметны и существенные различия, обусловленные необходимостью передавать на борт и получать с него на порядок больше информации. Именно этим объясняется отсутствие антенных устройств в передней части спускаемого аппарата, вместо которых на боковой поверхности приборного отсека установили антенны командной радиолинии. Специально для "2К" разрабатывались две программно-командные радиолинии: одна в НИИ-648, другая в НИИ-10. Сначала появилась разработка НИИ-648; она и стояла на первых аппаратах. Внутри различия с "Востоком" были еще более существенными. Вместо системы жизнеобеспечения, катапультируемого кресла и средств ручного управления были установлены разведывательная аппаратура, специальная телеметрическая система для передачи полученной информации и система управления бортовым комплексом.