При проектировании станции «Алмаз» были выбраны следующие габариты: полная длина — 14,6 м, максимальный диаметр — 4,2 м, обитаемый объем — 100 м3, полная масса — 17,8 т, полезная нагрузка — 5 т. Станция рассчитывалась на экипаж из 2 человек и время работы па орбите 410 дней. Электроснабжение осуществлялось панелями солнечных батарей общей площадью 52 м2, мощность — 3,12 кВт.
Конструктивно гермоотсек станции разделялся на две зоны, которые можно условно назвать зоной большого и зоной малого диаметра. Зона малого диаметра располагалась в передней части станции и закрывалась при выведении коническим головным обтекателем. Далее шла зона большого диаметра. Стыковка транспортных кораблей должна была осуществляться с задней торцевой части станции, где находилась сферическая шлюзовая камера, соединявшаяся с гермоотсеком большим переходным люком. В задней части шлюзовой камеры размещался пассивный стыковочный узел, в верхней — люк для выхода в открытый космос, в нижней — люк в камеру, из которой можно было спускать на Землю капсулы с результатами наблюдений и исследований.
Капсула имела свой пороховой двигатель, парашютную систему, сбрасываемый теплозащитный экран и спускаемый отсек с маяком. Стабилизация ее перед включением двигателя осуществлялась закруткой после необходимой ориентации перед выпуском со станции. Вокруг шлюзовой камеры размещались агрегаты двигательных установок станции, развертываемые антенны и две большие панели солнечных батарей. Хвостовая часть станции с шлюзовой камерой закрывалась конусообразным щитом из экранно-вакуумной теплоизоляции.
В передней части гермоотсека в зоне малого диаметра размещался бытовой отсек экипажа со спальными местами, столиком для приема пищи, креслом для отдыха и иллюминаторами обзора.
За бытовым — рабочий отсек с пультом управления, рабочим местом, оптическим визиром, позволяющим наблюдать отдельные детали поверхности Земли, панорамно-обзорное устройство для широкого обзора Земли, перископическое устройство для осмотра окружающего космического пространства. Задняя часть гермоотсека была занята аппаратурой наблюдения и системой управления.
Большой оптический телескоп для наблюдения Земли занимал место позади рабочего отсека от пола до потолка станции.
Учитывая, что в период проектирования станции «Алмаз» в США велись работы над различного рода космическими перехватчиками, на станции были приняты меры для защиты от подобных вражеских объектов: станция оснащалась скорострельной пушкой конструкции Нудельмана-Рихтера НР-23. По утверждению разработчиков станции, в наземных испытаниях на дальности более километра залп из пушки перерезал пополам металлическую бочку из-под бензина. При стрельбе в космосе отдача пушки требовали компенсации, с чем легко справлялись два маршевых двигателя или двигатели жесткой стабилизации. Пушка устанавливалась жестко «под брюхом» «Алмаза». Ее можно было наводить в нужную точку через прицел, поворачивая всю станцию вручную или дистанционным управлением, чтобы сопровождать цель. Стрельбой из пушки управлял Программно-контрольный аппарат, который вычислял залп, требуемый для разрушения цели при полете снаряда до нее от 1 до 5 секунд.
Нападать на кого-либо, подобно «Звезде», «Алмаз» не мог — какой смысл использовать против полутонного автоматизированного истребителя пилотируемый наблюдательный пункт массой под 20 т с гигантским фотоаппаратом и другой ценной аппаратурой? А вот для обороны эта пушка вполне подходила и могла при случае удивить любого агрессора.
На одном из этапов работы от первоначального проекта транспортного корабля снабжения «7К-ТК» по проекту куйбышевского бюро Дмитрия Козлова отказались. Дело в том, что для регулярной работы «Алмаза» такие «грузовики» пришлось бы запускать раз в месяц. С другой стороны, габариты самого «Алмаза» неоднократно пересматривались — в интерьеры станции никак не удавалось вписать все служебные системы и специальное оборудование, требовавшееся военным в космосе.
В конечном итоге желание Челомея строить свой собственный транспортный корабль возобладало. Эскизный проект ракетно-космической системы «Алмаз» был подписан Челомеем 21 июля 1967 года — в составе станции «11Ф71» предполагалось использовать возвращаемый аппарат «11Ф74», который планировалось поставить на носу орбитального блока. Также этот эскизный проект предусматривал отказ от использования «7К-ТК».
В 1969 году в ОКБ-52 был завершен выпуск эскизного проекта собственного транспортного корабля снабжения «ТКС». Этот корабль предназначался для доставки на станцию «11Ф71» трех космонавтов и расходуемых грузов для экспедиции длительностью в 90 суток.
Тут имелся нюанс. Вплоть до первой половины семидесятых никто не мог ответить на простой вроде бы вопрос: а сможет ли человек жить и работать в космосе целых три месяца? Дело в том, что к моменту начала разработки «ТКС» у конструкторов не было информации о состоянии человека даже в трехнедельном полете. Поэтому при разработке «ТКС» многие решения подразумевали «запас» — ведь экипаж, согласно заданию, должен был решать все свои задачи в автономном режиме, то есть рассчитывая только на собственные силы.
Разработка челомеевского «ТКС» и окончательный отказ от козловского «7К-ТК» были закреплены соответствующим постановлением Совета Министров от 13 июня 1970 года.
Новый корабль, унаследовавший индекс «11Ф72», состоял из возвращаемого аппарата «11Ф74» и функционально-грузового блока «11Ф77».
В отличие от космического корабля «Союз», где спускаемый аппарат располагался под бытовым отсеком, возвращаемый аппарат «ТКС» занимал верхнее место, чем обеспечивалось его надежное спасение в аварийной ситуации. Такая компоновка потребовала наличия люка в днище возвращаемого аппарата для перехода экипажа в функционально-грузовой блок. Это решение (принятое и для «Звезды») вызывало споры, однако натурные запуски возвращаемого аппарата подтвердили надежность данной конструкции при спуске с орбиты.
Стыковочный агрегат «ТКС» располагался на заднем торце грузового блока в зоне увеличенного диаметра, в которой предполагалось размещать капсулы для сброса информации с «Алмаза». Космонавты в скафандрах при сближении со станцией должны были располагаться непосредственно у стыковочного агрегата и наблюдать за операциями через иллюминаторы. Это упрощало процедуру стыковки, расширяло обзор и позволяло уйти от системы перископов и телекамер, как на корабле «Союз».
По проекту корабль мог находиться в автономном полете до 4 суток, в состыкованном с орбитальной станцией положении — до 90 суток. Стартовая масса «ТКС» при запуске составляла 21,62 т, на орбите — 17,57 т. Объем внутренних отсеков корабля — 49,88 м3. Длина «ТКС» в стартовом положении — 17,51 м, на орбите — 13,2 м.
Поскольку «ТКС» еще нуждался в отработке, на первом этапе создания системы «Алмаз» экипажи на станцию должны были доставляться кораблями «Союз».
Кстати, об экипажах. Первая группа космонавтов, ориентированная на бюро Челомея, была создана в Центре подготовки в сентябре 1966 года. В нее были включены кандидаты Воробьев, Демин, Матинченко, Лазарев. Возглавил группу летчик-космонавт Павел Беляев. Поначалу космонавты занимались теоретическим изучением конструкции космического разведывательного комплекса «Алмаз», его бортовых систем и спец-аппаратуры.
Работа предстояла большая, и поэтому группа «Алмаз» все время пополнялась новыми космонавтами. Так, в январе 1968 года в нее были зачислены космонавты третьего набора Центр подготовки космонавтов ВВС: Владимир Преображенский, Валерий Рождественский, Анатолий Федоров, Евгений Хлудеев, Василий Щеглов и Олег Яковлев. В конце того же года в группу были назначены Жолобов и Добровольский, которые до этого готовились По программе облета Луны.
В начале 1969 года в результате реорганизации Центры подготовки были образованы отдельные отряды космонавтов по направлениям деятельности. В отряд второго отдела (военных программ) вошли две группы, готовившиеся по военным программам «Алмаз» и «7К-ВИ» («Звезда»). А в августе 1970 года на программу «Алмаз» были переведены все космонавты из группы «7К-ВИ».
К тому времени были уже созданы макеты и отдельные системы как самой орбитальной станции, так и возвращаемого аппарата. Пришло время начинать этап наземных испытаний. Разумеется, к этой работе подключились и космонавты. В Центре подготовки для проведения этих испытаний были сформированы три экипажа: первый — Федоров, Демин, Преображенский; второй — Яковлев, Жолобов, Степанов; третий — Зудов, Глазков, Лисун.
В 1970 году эти экипажи проводили испытания возвращаемого аппарата в условиях кратковременной невесомости во время полетов на летающей лаборатории «Ту-104ЛЛ» с аэродрома Чкаловский. В салоне самолета была установлена пилотская кабина от возвращаемого аппарата, в которой размещались центральное кресло командира экипажа и приборные панели управления. Космонавты отрабатывали там свои действия, имитируя различные этапы полета, в том числе при нештатных и аварийных ситуациях. Отрабатывался также процесс открытия люка с переходом в функционально-грузовой блок — при этом, правда, космонавты выходили в салон самолета (функционально-грузового блока еще не было).