总述
苏联“天顶”系列照相侦察卫星是胶片回收型照相侦察卫星，其外观和苏联第1代载人飞船东方号很相似，但是由于任务的不同，“天顶”系列的大部分分系统是从头开始研制的。
1962年4月26日，苏联成功发射了首颗照相侦察卫星天顶1号，拉开了苏联军事航天的序幕。为了保密，其对外名称叫宇宙4号，苏联及后来的俄罗斯所研制的许多军用卫星都混编在“宇宙”系列卫星中，以迷惑外界的视线。首颗天顶1号卫星质量约4.75吨，运行在高298至330千米、倾角65度的近地轨道，工作寿命仅3天。后来又陆续发射了多颗天顶1号卫星，其中最后一颗于1967年4月4日发射，其质量和运行轨道与首颗天顶1号卫星相似，但工作寿命延长到8天。
苏联第2代照相侦察卫星，天顶2号是从1961年11月进行首次飞行试验的，但是没有成功。1962年7月，第2颗天顶2号卫星虽然成功返回并获得了图像，但是也没有完全成功。苏联在先后发射了13颗天顶2号试验卫星后，1963年10月发射的第13颗天顶2号才获得完全成功。其运行在高192至381千米、倾角65度的近地轨道，工作寿命为6天。最后一颗天顶2号运行在高191至304千米、倾角82度的近地轨道，工作寿命8天。
该系列卫星发射数量多，在冷战中发挥了重要作用。天顶2号由球形回收舱和服务舱两部分组成，长约5米，其中返回舱中装有3台1000毫米焦距的相机和1台200毫米焦距的相机。此外，该卫星上还装有用于电子侦察的设备。
天顶3号是苏联第3代照相侦察卫星，1968年3月21日首次发射，对外名称叫宇宙208号，质量约5.9吨，运行在高208至274千米、倾角65度的近地轨道，工作寿命7天。这一代卫星使用的时间较长，发射的数量也较多，为苏联情报侦察做出的贡献也大。其中1977年7月20日发射的宇宙932号获取了重要信息，发现了南非将在大气层内进行核爆炸试验的证据，并将其公之于众，在国际上掀起轩然大波。结果，来自国际社会的巨大压力最终迫使南非放弃此次核试验。最后一颗天顶3号卫星于1994年6月7日上天，其工作寿命延长到12天，并具备稳定的机动变轨能力，无论是高分辨率还是低分辨率相机均能在同一时刻重访特定区域。
天顶4号卫星是天顶2号卫星的改进型，二者尺寸相同，但是天顶4号重量更大。它采用的相机比天顶2号相机大得多，焦距为3000毫米，地面分辨率至少为1米。但是天顶4号卫星没有电子侦察功能。
另说“天顶”系列
也有报道，苏联只研制和发射了天顶2号和4号2种照相侦察卫星。因为当时苏联政府先后于1959年5月22日和25日颁布命令，批准对一种载人航天飞船（3K）、其简化原型（1K）和照相侦察卫星（2K）进行并行研制。而这3种航天器又被赋予另外一个总代号——东方号，即分别称为东方3号、东方1号和东方2号。1961年，当东方号这一名称被用来公开称呼世界上第一艘载人航天飞船时，东方2号侦察卫星便被改称天顶2号。之所以在“天顶”后面加上数字2，后来又加上数字4，是因为它们原来的项目名称分别叫2K和4K的缘故。因此，苏联的“天顶”系列照相侦察卫星并没有天顶1号和天顶3号这两个代号。
“天顶”侦察卫星和东方号载人飞船使用相同的回收舱和服务舱及同一种运载火箭，但在“天顶”卫星的19个主要系统当中只有9个是从东方号飞船借用过来的，其余10个都是从头开始研制的。其复杂程度甚至超过了东方号载人飞船，例如，它需要一种非常精密的三轴稳定系统，以便使相机精确瞄准目标。
为了免受太空真空环境的影响，苏联照相侦察卫星最敏感的系统一般都屏蔽起来，所以卫星大而重。而且由于星上相机工作在返回舱内的人造环境中，因此要严格控制温度变化，以免影响成像质量。卫星在轨道上移动会产生图像位移问题，苏联人采用通过胶片本身的缓慢移动方式来确保像移补偿。为了完成恒温控制和星载设备调节，星上还装有一种能够将信息加密的新型多信道遥测和无线电指令系统。据悉“天顶”卫星与地面控制中心之间的无线电信息交换量比载人飞行任务多10倍以上。
“北极熊”的眼睛
天顶2号的回收舱可配置几种不同的相机，还装有1台名为“贝加尔”的专用照相电视系统。后者是一种胶卷读出装置，可对照相图像进行扫描，并用电子方式将扫描结果传输给地面控制中心，但其性能不能令人满意。因此，后来发射的天顶2号卫星仅依靠胶卷相机获取侦察图像。
该卫星配有4台相机，其中3台是焦距1000毫米的SA-20，另1台是焦距200毫米的SA-10.后者用于拍摄低分辨率图像，以便为前者拍摄的高分辨率图像提供定位参考。与美国“发现者”侦察卫星相机使用窄胶卷拍摄全景图像不同，苏联的SA-20相机用300毫米300毫米的方形画幅拍摄图像，这样能够获取立体平像场图像。星上3台主相机每按一次快门可拍摄60千米180千米地面条带，所以每台相机每一画幅覆盖60千米60千米=3600平方千米面积。每颗天顶2号卫星在其飞行期间可拍摄大约1000万平方千米的面积（比美国的全部领土还大）。
在轨道上，天顶2号卫星的纵轴与飞行路线一致，这有助于最大限度地减小大气阻力。相机透过回收舱侧面的观察孔观看地面，以3种不同模式拍摄图像：连续扫描（3台主相机不间断地拍照）、沿地面轨迹方向拍摄单幅图像（3画幅连为一体）、对地面轨迹任一侧拍摄单幅图像。
由于轨道会自然漂移，每颗卫星的轨道高度需要预先选定，以确保卫星在7天之内两次覆盖同一地区。这种卫星在标准情况下飞行持续时间仅为8天，有时也可能延长到12天。
除了进行过顶照相外，天顶2号卫星还装有一套名为灌木12M的专用系统，它能执行信号情报搜集任务，截获美国和北约的防空雷达频率。卫星上有一副高增益抛物面天线，用来下传电子侦察数据。
1968年，苏联推出了天顶2号卫星的一种改进型——天顶2号M。这种新型卫星究竟有哪些改进并不清楚，只知道该卫星一是利用一种新的运载火箭来发射，它载有天顶4号所使用的一些改进系统，但去掉了信号情报搜集设备。
天顶2号卫星服役了近7年，包括试验型和改进型在内总共发射了81颗，其中58次完全成功，11次仅部分成功，12次发射失败。
后起之秀更先进
天顶2号的改进型——天顶4号（4K）所携带的主遥感器是1台镜头焦距为3000毫米的相机。为了将它装入直径仅为2300毫米的舱内，设计师们把相机的光路加以折叠，使其向后转。
由于飞行时间短，天顶4号没有采用天顶2号那样既装有光学相机又装有信号情报搜集设备的通用型侦察卫星方案，不再携带信号情报搜集设备，信号情报搜集任务改用较小的专用卫星来执行。
首颗天顶4号卫星可能是1963年11月16日发射的宇宙22号。1968年，一种改进型的天顶4号M卫星开始正式服役。差不多与此同时，另一种变型卫星——天顶4号MK也登场了，这种卫星多半供测绘之用。
在1969年以前，天顶4号的年发射率与天顶2号大致相同，每年发射10至13颗，而且两者的轨道参数也基本相同。最后一颗天顶4号很可能是1970年8月7日发射的宇宙355号。这种型号的卫星总共大概发射了74颗。
其实，“天顶”系列照相侦察卫星还包括多种不同类型：天顶2号是苏联第1代普查型侦察卫星；天顶4号第1代详查型卫星；天顶2号M是第1代普查寿命延长型；天顶4号M是第2代详查型；天顶4号MK是第3代详查型；天顶4号M千米也是第3代详查型；天顶4号MT是第3代普查/测地型；天顶6号是第3代普查型；天顶8号是第3代侦察卫星，有普查、详查2种。
除早期的天顶2号卫星外，其余所有的“天顶”系列照相侦察卫星均用“联盟”火箭的各种变型（包括其原型上升号火箭）进行发射。
形形色色功能多
天顶2号和天顶4号照相侦察卫星的典型轨道寿命为8天。它们和天顶2号M卫星有一个共同特点：它们都不实施任何轨道机动。因此，通常将这3种卫星划归第1代卫星的3种变型。
天顶4号M卫星则被归类为第2代照相侦察卫星的唯一代表，它具有轨道机动能力。如同后来出现的其余各种“天顶”系列卫星的变型一样，天顶4号M卫星的典型轨道寿命约为2周。卫星在飞行结束时在轨道上分离出的额外碎片会被编目，其中之一便是轨道机动发动机。
所有可机动的“天顶”系列照相侦察卫星都携带了两个独立的推进系统。其中反推火箭在发射时被安装在卫星的基座上，构成了仪器舱的一部分。起初所用的反推火箭是东方号和上升号飞船上所使用的液体火箭，但后来改用固体火箭。
虽然天顶4号M照相侦察卫星的特征之一是具有轨道机动能力，但对其轨道演变情况的分析表明，有3颗天顶4号M卫星并未进行过任何机动。为此，西方军事航天专家曾猜测也许是这些卫星的轨道推进系统出了故障，但在后来出现的一些以可机动卫星占绝大多数的卫星类型中也存在少量非机动卫星，从而表明这3颗卫星缺乏轨道机动能力是有意为之。
天顶4号MK系列照相侦察卫星是于1969年12月开始飞行的，首颗天顶4号M千米卫星于1977年8月10日发射失败，直到1978年苏联才成功发射了第1颗天顶4号M千米卫星。由于加在卫星代号后面的字母“M”表示“改进”之意，因此将天顶4号M千米系列假定为天顶4号MK系列的继承者是合乎情理的。但是，天顶4号M千米首次轨道飞行的确切日期以及这两种卫星同时飞行了多长时间，均不得而知。
天顶4号MK/M千米照相侦察卫星采用了多种多样的轨道，不过这些详查型卫星的标准轨道与天顶4号M卫星的标准轨道相似。
天顶6号照相侦察卫星于1976年11月面世。这种卫星大部分是从拜科努尔发射场发射到倾角为70度和70.4度的轨道，或者从普列谢茨克发射场被射入倾角为72.9度的轨道。该卫星若从拜科努尔发射，则在初始轨道上逗留10.5圈，若从普列谢茨克发射，则在初始轨道上逗留8.5圈；然后机动到近地点为350至360千米、远地点为415千米的轨道，在那里卫星将运行到任务结束为止。这些卫星的典型寿命接近14天。
天顶4号MK/M千米和天顶6号照相侦察卫星计划于1984年终止，而被天顶8号照相侦察卫星计划所取代。对于天顶8号照相侦察卫星，人们只知道其普查型卫星的一套代号，以及它是较早的“天顶”卫星的改进型，但其具体的改进情况在俄罗斯文献中并未提及。
简言之，“天顶”系列照相侦察卫星是一个庞大的家族，但因为保密等原因，其详情目前还难以见天日，所以这里只能点到为止。