Der Wiederholungsflug für die im Oktober 2002 gescheiterte Foton-​M 1  Mission fand am 31.05.2005 in Baikonur statt. Eine Sojus-​U 11A511U Rakete brachte den Satelliten auf die projektierte erdnahe Umlaufbahn. Hier wurden seine Experimente aus den Gebieten Technologie, Biologie, Physik, Materialwissenschaft und Raumfahrtmedizin aktiviert. Insgesamt waren 39 Experimente an Bord. Viele der von der europäischen ESA gestellten Experimente (Gesamtgewicht 385 kg) waren bereits für Foton-​M 1  vorgesehen gewesen, bei anderen handelte es sich um Neuentwicklungen für den Foton-​M 2  Flug. Weitere Versuche stammten von russischen und US-​amerikanischen Wissenschaftlern. Diesmal verlief die Mission nach Plan. Alle Experimente an Bord konnten aktiviert werden und lieferten wertvolle Ergebnisse. Mit der Landung verbunden waren dann eine Reihe abschließender Versuche. So war in der Außenhaut der Landekapsel das deutsche KERAMIK Experiment eingelassen, eine Probe eines neuen Faserkeramik-​Materials, das perspektivisch einmal als Hitzeschutz wiederverwendbarer Raumflugkörper zum Einsatz kommen sollte. Weiter waren wieder Proben natürlicher Gesteine eingelassen worden, das STONE Experiment. Die Kapsel ging sicher am Fallschirm nieder und konnte 140 km südöstlich der kasachischen Stadt Kostanai geborgen werden. Bei der Auswertung der Mission war eine der Überrschungen das Ergebnis des BIOPAN Experimentes. Dieser Probenbehälter wurde im Orbit geöffnet und setzte die darin enthaltenen biologischen Proben für 15 Tage kosmischen Bedingungen aus. Dabei zeigte sich, daß die mitgeführten Flechten dem Vakuum des Weltraums, der harten UV-​Strahlung der Sonne und der energiereichen kosmischen Strahlung erfolgreich getrotzt hatten. Bis dahin hatte man dies eigentlich nur Bakterien zugetraut.