В начале 1970-х годов в СССР начались работы по программе медико-биологических экспериментов в космосе «БИОН». Целью программы было проведение биологических и радиационно-физических исследований на различных биообъектах в целях обеспечения безопасности пилотируемых полетов, а также для решения фундаментальных задач космической и общей биологии. Разработка и производство космических аппаратов (КА) «БИОН» возлагалась на Куйбышевский филиал Центрального конструкторского бюро экспериментального машиностроения (КФ ЦКБМ) и завод «Прогресс» (главный конструктор Д. И. Козлов). Разработка и реализация программ научных исследований и требований к бортовой научной аппаратуре (НА) поручалась Институту медико-биологических проблем (академик О.Г. Газенко). К выполнению программы «БИОН» и созданию бортовой научной аппаратуры (НА) для биологических исследований были привлечены десятки отечественных учреждений. В дальнейшем к этим исследованиям присоединились специалисты Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Румынии и Чехословакии в рамках программы «Интеркосмос», а также ученые из США, Франции, Голландии, Канады, Китая. В КФ ЦКБМ на конструктивно-аппаратурной базе КА типа «Зенит» создали не имеющие аналогов в мире КА «БИОН» и «ФОТОН».
В процессе создания биоспутников были разработаны общие принципы подготовки и проведения летных экспериментов с животными. Были отработаны методы отбора и подготовки животных к полету, обоснованы принципы создания систем их содержания и жизнеобеспечения, разработаны методики регистрации физиологических параметров и контроля состояния организма животных в полете [1]. КА «БИОН» позволял проводить исследования адаптации живых организмов к условиям космического полета, изучать влияние повышенных уровней космической радиации на живые системы и электронику. Система мягкой посадки, телевизионный и телеметрический контроль состояния живых организмов обеспечивали высокую эффективность проводимых экспериментов. Конструктивно КА «БИОН» состоял из спускаемого аппарата, приборного отсека, контейнера с источниками тока. КА выводился на орбиту ракетой-носителем «Союз-У» с космодрома Плесецк. Срок активного существования — до 30 суток, масса НА — 700 кг внутри спускаемого аппарата, 200 кг — снаружи спутника» [2]. Первый запуск КА «БИОН» №1 («Космос-605») состоялся 31.10.1973 г, посадка — 22.11.73 г. С 1973 по 1997 годы выполнено 11 запусков КА «БИОН».
При разработке КА «БИОН» был решен ряд сложных конструкционно-технических и технологических проблем; впервые была решена задача длительного неориентированного полета КА. Принципиальной методологической особенностью программы «БИОН» явилось проведение синхронных экспериментов, осуществляемых в наземных макетах биоспутников одновременно с полетом. В программе «БИОН» впервые начальный этап послеполетных исследований стали проводить на месте приземления в полевых лабораториях [1].
В ходе пяти первых полетов КА «БИОН» (1973, 1974, 1975, 1977, 1979 гг.) проводилось изучение комбинированного воздействия невесомости и радиации; искусственной силы тяжести на млекопитающих (крысах), общих вопросов адаптации и др. Биологические объекты: белые крысы, черепахи, насекомые, растения, рыбы, яйца птиц, бактериальные клетки. 14.12.1983 г. был осуществлен запуск КА «БИОН» № 6 с обезьянами (макак-резус) на борту. В течении пяти дней проводилось изучение острых эффектов адаптации млекопитающих в начальный период действия невесомости. В 1985–1997 гг. были произведены еще пять запусков КА «БИОН» с обезьянами. Эксперименты проводились сотрудниками научно-исследовательского института экспериментальной патологии и терапии (академик Б.А. Лапин). Проводилось изучение нейрофизиологических процессов и операторской деятельности; вестибулярного и двигательного аппаратов, функции мозга; изучение реакций сердечнососудистой системы, водно-солевого обмена на процесс адаптации организма обезьян к невесомости [2].
В исследованиях на космических аппаратах «БИОН» накоплен большой экспериментальный материал по проблеме радиационной безопасности космических полетов: изучены особенности биологического действия тяжелых ионов галактического излучения, исследованы биологические эффекты комбинированного действия невесомости и ионизирующего излучения, детально изучен радиационный фон на орбитах КА «БИОН». Полученная информация была использована при медицинском обосновании возможности осуществления человеком космических полетов продолжительностью до одного года [1].
Опыт, накопленный при разработке и эксплуатации 11 КА типа «БИОН», позволил создать новый, обладающий улучшенными характеристиками, КА «БИОН-М» с современной аппаратурной базой и сроком активного существования КА до 45 суток. В 2013 году был успешно осуществлен полет КА «БИОН-М»№1. В качестве дополнительной нагрузки на нем был установлен летный образец малого космического аппарата (МКА) «АИСТ» — совместная разработка РКЦ «Прогресс» и Самарского государственного аэрокосмического университета (СГАУ). 21 апреля произошло отделение МКА «Аист» от КА «БИОН-М» № 1, после чего МКА начал штатную работу на заданной орбите.
На борту КА «БИОН-М» № 1 был проведен не имевший аналогов в мире полетный эксперимент с рыбами и водорослями в НА «ОМЕГАХАБ». Впервые в мировой практике были запланированы физиологические исследования не только во время орбитального полета, но и на самых критических и сложных этапах — во время пуска и посадки. В программу научных экспериментов на борту КА «БИОН-М» № 1 входили исследования по биомедицине, гравитационной биологии, радиационно-физические и радиобиологические исследования, эксперименты по экзобиологии и биотехнологии. За 30 суток полета было проведено более 70 экспериментов [3].
В состав НА КА «Бион-М» №1 вошли также приборы и оборудование, разработанные в СГАУ и Самарском государственном университете. Автоматизированное рабочее место ГРАВИТОН позволило решать задачи оперативного анализа микрогравитационной обстановки на борту КА [4]. Аппаратура БИОИМПЕНДАНС позволила получить новые научные данные о морфофункциональном состоянии клеток в условиях космического полета. Также был проведен космический эксперимент (КЭ) в НА «БИО-КОНТ-БС» с семенами редких растений Самарской области (разработчик НА — ЦНИИМаш, постановщик КЭ — Ботанический сад Самарского государственного университета). Проведенные полевые опыты с экспонированными на КА «БИОН-М» №1 семенами растений подтверждают стимулирующее воздействие факторов космического полета на показатели всхожести и на первые стадии вегетации [3].