С такими доказательствами Грибанов предложил председателю КГБ В.Е. Семичастному «арестовать английского шпиона».
22 октября 1962 года Пеньковский был арестован при выходе с работы. 3 ноября 1962 года органами госбезопасности Венгрии был выдан советским органам арестованный в Будапеште связник Пеньковского англичанин Винн. Для этого из Москвы прилетел (во главе опергруппы) заместитель Грибанова полковник Сергей Банников.
Вскоре при попытке выемки из «почтового ящика», заложенного Пеньковским, был арестован сотрудник американского посольства в Москве Ричард Джекоб. Так было установлено, что Пеньковский активно сотрудничал и с разведкой США. В том же ноябре 1962 года по требованию советских органов (озвученному МИД СССР) были высланы 5 американских и 7 английских дипломатов, в том числе супруги Чисхолм.
На процессе по делу Пеньковского выяснилось, что он передавал американцам и англичанам информацию о советских межконтинентальных баллистических ракетах, личном составе ГРУ, деятельности советской военной разведки в Турции, Индии, Пакистане и др. восточных странах.
11 мая 1963 года Военной коллегией Верховного суда СССР Пеньковский был приговорен к расстрелу (Винн — к 8 годам тюрьмы).
Его покровители — Серов и Варенцов — были сняты с постов, разжалованы и лишены звания Героя Советского Союза.
Известные дела «валютчиков» («нарушение правил о валютных операциях и спекуляция валютными ценностями») также расследовались сотрудниками 2-го Главного управления КГБ. Эта сфера оперативной работы была передана из МВД в ведение 2-го ГУ КГБ в мае 1959 года. Был организован 16-й отдел ВГУ во главе с полковником С.М. Федосеевым.
Именно подчиненные Федосеева раскрыли широко известное дело валютчиков Файбышенко и Рокотова (уже после их осуждения к тюремному заключению после вмешательства Хрущева была изменена статья Уголовного кодекса, валютные операции стали караться и высшей мерой наказания, и новый закон «обратной силой» был применен к Файбышенко и Рокотову, после этого грубейшего нарушения правовых принципов СССР был исключен из Международной ассоциации юристов). По делам о контрабанде и продаже валюты проходили и иностранные дипломаты (в апреле 1962 года были задержаны и высланы из СССР сотрудники итальянского посольства, в мае того же года — иранские дипломаты, были и другие подобные случаи).
В 1959 году советскими контрразведчиками была разоблачена агент американской разведки переводчица Совета экономической взаимопомощи гражданка ГДР Кэтти Корб, арестованная в Москве и переданная властям ГДР.
Вся успешная работа советской контрразведки проходила под руководством Грибанова, полномочия которого были тогда же значительно расширены.
В феврале 1960 года по инициативе председателя КГБ А.Н. Шелепина (по мнению которого «…в деятельности КГБ и его органов на местах… еще немало параллелизма и распыленности сил, не изжито стремление обеспечить чекистским наблюдением многие объекты, где по существу нет серьезных интересов с точки зрения обеспечения госбезопасности…») произошло слияние контрразведки с другими подразделениями Комитета: в состав 2-го Главного управления были включены 4-е (борьба с антисоветским подпольем и националистами), 5-е (контрразведка в оборонной промышленности) и 6-е (контрразведка на транспорте) управления КГБ. Таким образом, Грибанову подчинялись теперь сотрудники: бывшей секретно-политической контрразведки (возглавлявшейся ранее Питоврановым), первых отделов на оборонных заводах и НИИ (бывший начальник — генерал И.И. Бетин), управлений и отделов госбезопасности на всех видах транспорта (бывший начальник — генерал М.И. Егоров).
Заместителями Грибанова после проведенной реорганизации стали бывший партийный работник Лев Иванович Панкратов, контрразведчики Сергей Георгиевич Банников и Филипп Денисович Бобков (в то время все они были в звании полковника).
Генерал армии Бобков — один из немногих мемуаристов, вспоминающих Грибанова, считает его «крепким профессионалом, не жалующим лентяев». Надо отметить, что о Грибанове пишут мало и кратко, но положительно. Генерал-полковник В.И. Алидин (начальник 7-го управления КГБ в 1960–1971 гг. и УКГБ Москвы и Московской области в 1971–1986 гг.) также пишет об Олеге Михайловиче буквально одной фразой, называя его «высококвалифицированным профессионалом».
23 февраля 1961 года Грибанову было присвоено звание генерал-лейтенанта.
Читать дальше