月球号，是苏联的第一个月球探测计划“月球计划”中所使用的空间探测器的名称。

从1959年至1976年，苏联发射了40个月球号探测器，其中24个被正式命名，18个完成探月任务，经历了飞越、硬着陆、环绕、软着陆和取样返回等探测阶段。

月球1号、月球2号和月球3号这三艘最早的探测器的俄语名字是Луних，以后的探测器均被命名为Луна。中文刊物一般不加区别都翻译成月球号。

1959年9月12日发射的月球2号于2天后飞抵月球，在月球表面的澄海区硬着陆，成为到达月球的第一位人类使者，首次实现了从地球到另一个天体的飞行。它携带的科学仪器舱内的无线电通信装置，在撞击月球后便停止了工作。同年10月4日“月球”3号发射，3天后环绕到月球背面，拍摄了首批月球背面照片，让人们首次看全了月球的面貌。

世界上率先在月球上软着陆的探测器，是1966年1月31日发射的“月球”9号。它经过79小时的长途飞行之后，在月球的风暴洋月海附近着陆，用相机拍摄了月面照片。该探测器重1583千克，到达距月面75公里时，重100公斤的着陆舱与探测器本体分离，靠装在外面的自动充气气球缓慢着陆成功。

1970年9月12日发射的月球16号于9月20日在月面丰富海软着陆，首次使用钻头采集了120克月岩样品，并装入回收舱的密封容器里，于24日带回地球。

1970年11月10日，“月球”17号载着世界上第一辆无人月球车上天。17日在月面雨海着陆后，“月球车”1号下到月面进行了10.5个月的科学考察。这辆月球车重756千克，长2.2米，宽1.6米，装有电视摄像机和核能装置。它在月球上行走了10540米，考察了8千平方米月面地域，拍摄了200幅月球全景照片和20000多张月面照片，直到1971年10月4日核能耗尽才停止工作。

1973年1月8日发射的“月球”21号把“月球车”2号送上月面，取得了更多成果。最后一个探测器“月球”24号于1976年8月9日发射，8月18日在月面危海软着陆，钻采并带回170克月岩样品。

月球1号——人类历史上的第一个月球探测器

1959年新年刚过，1月2日在苏联一个秘密的航天发射场，一枚由战略导弹改装的运载火箭，托举着苏联人的梦想和希望，呼啸着直上九霄，把一个月球探测器送入太空，随着火箭抛掉第一级、第二级，人类制造的这个物体首次接近了第二宇宙速度，直奔月球而去。第二天，苏联政府宣布，它成功发射的人类首枚月球探测器（如下图）已经从月球近旁飞过，这一消息震惊了西方，轰动了世界，成为全球媒体的头版头条，苏联在美苏月球竞赛中成功地打响了第一枪。

苏联发射的月球1号是三次发射失败之后的第四颗月球探测器，这颗361千克的探测器由“月球号”火箭发射升空，它没有经过停泊轨道，而是直接飞向月球，奔月速度达到11.17千米/秒。当距离地球113000千米时，它释放出金黄色钠气云以使地面人员能跟踪观察。第二天，月球1号没有按原计划撞击月球，而是在距月球5995千米处与月球擦肩而过，随后这个探测器进入日心轨道，成为第一颗人造行星。月球1号携带了磁强计、离子腔和微流星体探测装置，飞行途中，它测量了月球和地球的磁场、宇宙射线的强度，还测量到太阳发射的等离子流——“太阳风”，并且发现月球的磁场几乎为零。尽管这次飞行未能实现预定的目标，但它进入了人类以前从未到达的太空领域，完成了“投石问路”的壮举。为此，苏联给它取了一个充满希望的名字——“梦想号”。

月球2号——首次月球硬着陆

在月球1号成功发射的同年秋天，1959年9月12日，苏联的月球2号伴着月球号火箭的呼啸再次升空，对准月球飞奔而去，这是人类首枚月球硬着陆探测器。月球2号在设计上与月球1号十分相似，装载了基本相同的科学仪器，重量390千克，还带上了苏联国旗。

发射升空后，月球2号直接飞往月球，在飞行途中，也就是在第二天月球2号释放了钠蒸汽，以便让地面跟踪人员能观测到它，以了解飞行过程。当月球2号接近月球时，苏联著名的航天设计师谢尔盖·科罗廖夫和他的助手们聚集在控制室里。当月球2号最终按计划到达了月球并以每秒3.3千米的高速度精确地撞击在月球上的两座环形山之间时，紧张的设计师们抑制不住兴奋的心情，全都跳了起来，为取得的巨大成功欢呼雀跃。这是人类文明史上第一次将人造物体降落在月球上。它在撞到月面之前，向地球发回了有关月球磁场和辐射带的重要数据。

月球2号的成功撞击对于美国人来说无疑是一种刺激。但他们还没来得及从这种刺激中恢复过来时，三个星期后，月球3号又从发射场起飞，它重约434壬克，不但成为人类近距离拍摄月球照片的首枚探测器，而且向人类送后了首张月球背面图片，使人类首次看到了月球的背面。

月球3号——绕到月球背后

1959年10月4日，苏联发射了月球3号探测器，它的主要任务是揭开月球背面的神秘面纱。因此，苏联对月球3号的发射时间和飞行轨道作了精心安排，它没有直接快速飞向月球，而是在经过较长时间的飞行后缓慢地绕到月球背面，在距离月球6200千米处经过。当它绕过月球背面时，太阳恰好在月球3号后面，照亮远离地球一侧的月面，使月球3号可以拍摄人类不曾见到的月球背面图片。

月球3号与前两个探测器大不相同，比它们更重，并且设计十分巧妙。圆柱形的外形，首次携带了两台焦距不同的照相机，使用了太阳能电池，并采用气体喷嘴控制姿态。在通过月球背面的40分钟内，两个光学相机拍摄了29张照片。其中17张照相底片在飞行途中完成自动冲印，然后通过电视扫描转换成电视信号，再通过无线通讯装置传送回地面。尽管最后得到的照片分辨率很低，而且只覆盖了月球背面70%的区域，但却记录了人类对月球背面的第一次观察，展现了人类以前从未看到过的景象。

几天以后苏联公开了历史性的月球背面的首张照片，引起了轰动。虽然照片有些模糊，但是它让人们看到了月球神秘的背面。这是首次从太空的视角向人们展现太空中的月球，并且是首次用太空探测器获得数据，标志着人类在月球探测中取得了里程碑式的成就。

月球3号拍摄的月球背面图片表明，月球背面主要是高地和山脉，大面积的月海只有两个，在照片上显示为两个黑暗的月球表面阴暗区。

“月球”-4号——不为人知的月球任务

1963年4月2日，苏联用A-2-e运载火箭把“月球”-4号送入了297×67千米，倾角64.7度的低地球轨道，然后通过第2次点火使“月球”-4号进入奔月轨。

莫斯科时间4月6日，“月球”-4号绕过月球，距离月球最近的距离为8,500千米。当时有媒体报道，在4月6～15日之间的某一时刻，“月球”-4号终止了与地球的无线电通信，它继续沿着拉长了90,000×700,000千米的地球轨道飞行，最后进入日心轨道。

“月球”-4号重1422千克，是“月球”-1号的4倍。虽然这一时期苏联公布了对太阳和宇宙射线研究的结果，但“月球”-4号的确切任务并不为人所知，也就很少有人知道“月球”-4号的结局。

根据苏联出版的资料，“月球”-4号与为实现月球软着陆而研制的“月球”-5～9号探测器有关。据分析，其中的一种可能是，“月球”-4号原计划准备实施首次月球软着陆，但由于中段轨道机动未获成功而导致任务失败。如果这种分析是正确的，那么我们可以将“月球”-4号看作是“月球”-9号的前身。如果“月球”-4号取得成功，也许会促使苏联在载人登月方面迈出重要的一步。但另外一种看法认为，“月球”-5号在“月球”-4号号发射后的长达两年时间内没有升空，这可能与苏联的运载火箭系统有关，因为苏联的A-2-e火箭在E上面级得到改进之前，苏联探月计划无法快速进展。

“月球”-5号——以失败告终的一次月球软着陆尝试

1965年5月9日，苏联将“月球”-5号送入217×151千米、倾角64.7度的低地球轨道，然后“月球”-5号进入奔月轨道。5月10日完成了中段修正，进入直接“撞入”月球的飞行过程。可以肯定，这次任务是苏联进行的月球软着陆的尝试。

“月球”-5号重1,476千克，携带的着陆舱重约100千克。当“月球”-5号距离月面64千米、在准备降落的最后阶段时，由于设备故障，制动火箭点火失灵，科学家只能听着它发出的信号，无奈地任它以极大的速度直接击中月球并损毁。据说，德国的一个天文台，看到撞击扬起的月壤形成了长225千米、宽85千米的尘云。

“月球”-6号——与月球失之交臂

月球”-5号发射的一个月后，苏联准备再一次发射。

1965年6月8日，苏联将1,442千克重的“月球”-6号送入246×167千米、倾角64.8度低地球轨道，然后推入奔月轨道，在这过程中“月球”-6号全系统工作正常。第二天，在进行了总计12次通讯后，“月球”-6号对准了方向，承担轨道修正的发动机点火将“月球”-6号推向预定的月球区域。

然而，不幸的“月球”-6号没有按预定程序关闭修正轨道的发动机，使“月球”-6号在6月11日大约距离月球160000千米处掠过月球，最终与月球失之交臂，进入了日心轨道。这次失败再次推迟了苏联急切想达到的目标。

“月球”-7号——重蹈月球6号的覆辙

1965年10月4日，苏联恢复月球号系列的发射任务，并将“月球”-7号送入286×129千米、倾角64.7度低地球轨道，然后开始数天的奔月飞行。

10月5日在进行成功的轨道修正后，于10月8日早晨接近月球，大约在飞行了102小时、准确无误地完成了所有步骤后，重1506千克的“月球”-7号启动了携带的制动火箭。但不幸的是，制动火箭点火过早，推进剂提前消耗尽，致使制动火箭关机时“月球”-7号距离月球表面过高。最终“月球”-7号因过早失去制动力而撞到月球表面。

西方有报道认为，“月球”-7号在月面上仍“存活”了一段时间，但这种推测从未得到苏联的确认，一般认为“月球”-7号撞击月面后立刻损毁。

“月球”-8号——再一次以失败告终的软着陆尝试

1965年12月3日，苏联第五次发射软着陆探测器，“月球”-8号探测器首先被发射到221×181千米的低地球轨道，轨道倾角是51.9度而不是以前各次发射的64.8度，显然这表明有效载荷的重量有所提高。因为在从苏联发射场进行发射时，发射方向越偏向东，借助地球自转，运载火箭的运载能力就越大。

“月球”-8号重1552千克，在进入月球轨道后的83小时中一切正常。但不幸再次上演，与“月球”-7号点火过早正好相反，“月球”-8号在月球表面进行着陆时，由于制动火箭点火过迟，点火时探测器已经距离月球表面很近，导致它尚未减低到安全着陆速度就撞击到月球表面。在撞击的瞬间，所有的信号传输骤然停止，说明“月球”-8号已经损毁。

“月球”-9号——人类首次实现月球软着陆

在苏联实施的月球表面软着陆经历了5次失败的同时，美国也完成了月球表面首次软着陆的准备工作，这使得苏联要想在月球探测这一领域保持领先，就必须在很短的时间内再进行一次尝试。

1966年1月31日，“月球”-9号满载着希望启程。该探测器由闪电号运载火箭发射到219×167千米、倾角51.6度的地球停泊轨道，在绕地球飞行不到一周后，火箭第三级再次点火工作，将“月球”-9号送入奔月轨道，并在三天半后与月球交会。2月1日，在距离月球23.3万千米处，经过对探测器位置的计算后，进行了48秒的点火以进行轨道中段校正。在此后的2天中，“月球”-9号直接飞向月球，并以每秒4度的转速旋转，以达到温控要求，并保证合适的地球重力场以及后来的月球重力场对探测器的作用。

进入月球转移轨道后的“月球”-9号,总质量为1583千克，其中：登月舱约100千克，登月前将抛掉的仪器舱重约300千克，登月设备163千克，结构重量约200千克，推进剂800千克。“月球”-9号总长约2.7米。

“月球”-9号的登月舱呈卵形，直径约58厘米，内部安装有减振装置，上半部装的电视设备，直径6毫米、长10毫米的气体放电辐射计数器；下半部装有化学电池、热控系统和通信设备。在月面着陆时，登月舱在“月球”-9号反推发动机与月面接触前的一瞬间从月球9号中弹出并落在月面，舱内的减振装置可以保护舱内仪器。着陆后，4个花瓣形装置向上打开，可以起到稳定作用，同时它们也作为天线系统的组成部份使用；然后伸出4个75米长的鞭形天线，用于与地球接收站进行通信。包括打开的花瓣形天线在内，登月舱最大直径达160厘米，包括伸展的天线在内，高度达112厘米。

登月舱的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天线来完成。在飞行阶段和登月的最初几分钟，信号发送和接收均由隐藏在“花瓣”内的天线完成，“花瓣”打开后，由4个鞭形天线承担信号发送和接收任务。鞭形天线向地球发送了包括经校正的黑白标准的月表照片等信息，以及在轨道上获得的月表部份区域的立体照片。

“月球”-9号中部在两侧装有2个可抛离的控制仪器舱。其中一个装的是星光导航设备，另一个装有无线电高度表及相关电路。这两个仪器舱在反推发动机点火前的瞬间被抛掉，以减少重量，降低速度。这两仪器舱的结构非常轻，以至当火箭上升并达到很高的高空时，必须降低舱内压力。

“月球”-9号上部的仪器舱与发动机系统相连。发动机系统由球形的铝合金氧化剂箱、圆环形铝合金的燃料箱以及燃烧室组成。发动机系统的主要任务包括2个：（1）在中段飞行时实施航向校正；（2）软着陆过程中提供反推力（制动）。发动机系统的压缩氮气瓶用于姿态控制。与苏联以往惯用太阳能电池不同，“月球”-9号探测器的动力来源于化学电池，大部份电池装在着陆前被抛掉的仪器舱中。

“月球”-9号在着陆前一小时或距月球8300千米时，直接对准月球，然后将反推发动机的轴线垂直对准月面，在探测器系统经过全面检测后，启动自动着陆系统程序，当高度表批示距月面为75千米时，着陆系统先后发出两条指令，（1）抛掉仪器舱，（2）反推发动机点火。探测器开始从2.6米/秒减速。抵达月面之前，一个5米长的探针从探测器中部伸展到反推发动机的下面，以确定反推发动机的关机和抛出登月舱的时机。探针触到月面的瞬间，探测器系统将关闭发动机并抛出登月舱。发动机以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面，而登月舱将落到发动机的附近。

“月球”-9号最终安全地在月球上降落，着陆后约4分钟，月球9号登月舱打开“花瓣”，开始向地球发送信号。7小时后，向地球传送了首张月球表面的全景照片。由固定镜头和可转动镜头组成的电视摄像机开始工作，旋转镜头可以在垂直机转动以进行扫描；同时还可在水平面转动进行扫描，图片信号被传输到地面站，传输每幅图片需要100分钟。

“月球”-9号的相机重1.5千克，功耗2.5瓦，呈直径8厘米、长25厘米的圆柱形，它与水平面形成16度夹角，以确保视场直接对准月球表面，图像覆盖范围为向上11度、向下18度。相机的焦距为1.5米到无穷远，在1.5米距离被观测物体时，可分辨清楚1.5-2毫米的物体。

“月球”-9号在2月7日由于电池耗尽而停止向地球传送信息。后来苏联公布了详细的分析研究成果。这次探测的更重要成果是回答了这样一个重要问题，即月球表面足以支撑100千克的载荷而不会产生其它明显的效应，也就是说，宇航员登月不必担心会陷入月壤之中。

“月球”-10号——人类首次实现环绕月球探测

1966年3月31日，苏联的“月球”-10号探测器被送入250×200千米、倾角51.9度的低地球轨道，随后又进入奔月轨道。第二天“月球”-10号在飞往月球的途中进行了轨道修正。“月球”-10号的任务不是直接在月球上软着陆，而是把一个人造月球卫星送入环月飞行的月球轨道。月球10号重1,600千克、高4米，发动机、仪器舱、控制段实际上与“月球”-9号相同。所不同的是，“月球”-10号用月球卫星替代了着陆舱。

“月球”-10号在飞行了数天并达距离月球8,000千米时，调整方向并使制动火箭发动机点火，以降低飞行速度，使其从每秒21千米降低到每秒1.5千米，在关闭发动机20分钟后，“月球”-10号释放携带的月球卫星，卫星以110米/秒转速旋转，并进入1017×350千米、倾角71.5度的月球轨道，在此轨道的运行周期为2小时59分15秒。

“月球”-10号携带的月球卫星重254千克，呈圆柱形，直径约75厘米，高1.5米。内部保持850～860毫米汞柱的压力，温度控制在21～23度。动力由电池提供。“月球”-10号携带月球卫星装备了多种探测设备，主要包括：（1）磁力计：用于测量月球磁场；（2）伽马射线频谱仪：用于测量月表伽马射线的强度和频谱组成；（3）用于记录太阳粒子和宇宙射线以及研究低能电子的几种装置；（4）离子收集器：用于记录太阳风的总的离子和电子通量；（5）压电测量装置：用于记录月球空间质量为10-9克的流星粒子；（6）红外探测器：用于确定月球的内部热辐射；（7）低能X射线质子测量设备：用于测量月岩的X射线荧光辐射。

其中，磁力计位于月球卫星的底部，以避免受到卫星本身磁场的影响，它可测量50γ以下磁场，分辨率为1γ。伽马射线探测器通过比较宇宙背景中的自然辐射与月球表面发出的辐射，消除与宇宙射线相互作用引起的辐射量，可以计算、、钙-40的含量。五个气体放电计数器用于记录太阳和宇宙质子、电子以及小于14Å的X射线。其中3个主要用于测量由于太阳X射线辐射引起的月岩荧光，由此可用于确定月岩中几种元素的相对含量。离子收集器用来探测离子密度，这将有助于确定月球空间是否存离子层。红外探测器由两个15×30毫米的平板接收器组成，用于测量由月球表面发散的热流。显然，月球10号没有携带成像装置。

在飞行过程中，苏联还在地面通过“月球”-10号的运动进行了两项试验。其一，通过测量“月球”-10号进入月球背面和飞出月球背面时通讯功率水平的变化，测定月球表面附近是否存在薄层气体介质并折射无线电波。其二，通过测量“月球”-10号轨道的自然变化测定月球重力场，由于月球表面的某些区域存在聚质体，这对于未来的月球计划极其重要。

令苏联人骄傲的是，“月球”-10号比美国的“月球轨道器”-1号提前四个半月进入环绕月球飞行轨道，而且在入轨后成功地为第23届苏共代表大会播放了一段《国际歌》。它一共在轨飞行56天，绕月460圈，送回大量的科学信息。

“月球”-11号——“月球”-10号的复制品还是“月球”-12号的前身？

“月球”-10号完成计划后的三个多月，苏联于1966年8月24号发射“月球”-11号。“月球”-11号首先被送入201×193千米、倾角501.8度的低地球轨道，然后进入奔月轨道。8月26日进行了轨道修正后，“月球”-11号实施了与“月球”-10号相似的飞行。在距离月面8,000千米处，“月球”-11号对准月球，并在8月28日制动火箭点火，最终月球卫星进入163.5×1193.6千米、倾角27度的月球轨道，运行周期约3小时。据报道，“月球”-11号重1,640千克，但有关“月球”-11号的照片和详细资料披露得极少，一些西方人士把“月球”-11号与“月球”-10号看作同一类探测器，而另一些人则认为“月球”-11号与“月球”-12号更相近。

“月球”-11号发射时，苏联曾有“月球”-11号与“月球”-10号相似的报道。最初对“月球”-11号实验的报道与已经发射的“月球”-10号进行的实验相一致，而“月球”-10号不具备能力的实验，“月球”-11号也没有开展相关的实验。但苏联公布的极少的结构细节，表明“月球”-11号与“月球”-12号更相似。

“月球”-11号进入的轨道与“月球”-10号极为不同，证明“月球”-11号可能重复“月球”-10号的任务。官方宣布“月球”-11号与“月球”-10号的重量分别为1600千克和1,649壬克，非常相近。虽然公布了“月球”-10号携带的月球卫星重量（245千克），但没有公布“月球”-11号携带的卫星的重量。此外，苏联从未公布过“月球”-11号拍摄的图片，也未透露其拍摄图片的能力。

上述分析表明，“月球”-11号可能是“月球”-10号的复制品，但一些数据表明，“月球”-11号也可能是月球12的前身。最重要的证据是，“月球”-11号发射后两个月或者说“月球”-11号完成任务仅三个星期，苏联就发射“月球”-12号，而发射“月球”-10号后5个月才发射“月球”-11号。这意味着“月球”-11号可能是苏联计划表中第一个环月飞行的成像卫星，但由于技术故障使其未能向地球传回图片。

“月球”-12号的重量没有公布，西方分析家推测是1,640千克，如果确实如此，这意味着苏联不想把“月球”-11号和“月球”-12号重量相等公之于众。这样通过比较，可以推断“月球”-11号进行了一次失败的旅行。最后，“月球”-14号被大多数人认为是苏联计划中的月成像卫星，但苏联官方没有公布其图片、重量、结构等任何信息。苏联出版的《PokorgenyeKosmosa》承认，“月球”-11号与“月球”-10号除了卫星和推进系统之外，基本相同。而月球11号与月球14号是姐妹星。到1966年10月1日前，“月球”-11号一直向地球传回科学数据，此后由于电池耗尽而停止了工作，至此它至少绕月飞行了277圈。

1966年10月22日，苏联将“月球”-12送入了212×199千米、倾角50.9度的低地球轨道，然後进入奔月轨道。这次任务的目的是获得月球的近距离照片，可能是为了未来的载人登月进行选址。苏联月球-12保留了月球4-11号的发动机和制导系统，但在前端放着仪器舱。苏联宣布它在轨道上的重量为1136公斤。10月15日，“月球”-12进行了中断修正，当“月球”-12距离月表8000千米时，“月球”-12号将飞行方向垂直于月球表面（如同“月球”-8号所做的那样），当距离月球1290千米、速度2.085千米/秒时，制动发动机开始点火并燃烧28秒，将速度从降到1.148千米/秒，并将其推入了1740×100千米、倾角接近0度的月球轨道，“月球”-12号的运行周期为3小时25分。

“月球”-12号携带了光-电视系统与“探测器”-3号的相同，即先由普通光学相机拍摄，在经冲洗、烘干，然后由电视摄像机扫描，并将扫描的图像传回地球。传回的照片为在约100-340千米处开设的照片，覆盖范围约25平方千米，根据报道其分辨率达到15到20米，每帧为1100线。但苏联公开的照片极少。美国的希尔顿认为，10月29日苏联还没有进行拍摄，第一幅照片的传送时间使推迟了4天，“月球”-12号的定向系统可能出了问题。

除了拍摄任务之外，“月球”-12号继“月球”-10号、11号之后，继续绘制重力场图，继续进行了这方面的工作。此外，还继续测定太阳和宇宙辐射，记录月表的伽玛射线和X射线荧光辐射。另外，据报道“月球”-12号还对“月球车”-1（Lunokod）的电动机进行了试验。1967年1月19日，在绕越飞行近3个月后，“月球”-12号停止了工作。

1966年是苏联月球探测成功的一年。在这一年的1月成功地发射了第一个软着陆探测器，2个月后又成功地发射了第一颗绕月飞行月球卫星，“月球”-10号。8月和10月，两个航天器成功地进入了轨道（包括一个成相卫星）。

1966年12月21日，“月球”-13号被发射到223×171千米、倾角51.8度的低地球轨道，开始了3.5天的奔月飞行。12月22日进行了轨道修正，24日对准了方向，在距离月球70千米处制动火箭发动机点火，2分钟后，“月球”-13号成功地在月球表面18.25N、60.03W实现了软着陆。着陆地点距离“月球”-9号着陆点约400千米。着陆4分钟后，着陆舱打开，开始发射无线电信号。

“月球”-13号的着陆舱重109公斤，外表与“月球”-9号的着陆舱相似，但增加了两个折叠臂，折叠臂的端部安装有科学探测装置，其中的一个是辐射密度测量仪，用于分析月壤的成分；另一个装有机械式穿测器。这两个折叠臂在“月球”-13号着陆舱打开后立刻展开，同时展开鞭形天线，4个花瓣形的无线电天线也打开。（图：1、花瓣形天线；2、鞭形天线；3、用于放置科学仪器的折叠臂；4、机械式月壤穿测器；5、辐射密度测量仪；6、电视摄像机）

穿测器用来测定月壤的机械强度，该装置内装有发射药，点火时将一个直径3.5厘米的钛质杆推入月球表面。火药持续0.6-1.0秒，施加5-7千克的力，通过测定穿透的速度和深度，可以分析月壤的性质。如果月壤非常干燥、多孔，穿测器可以在0.003-0.05秒内快速穿进5厘米。如果密度大则难以穿进这样的深度，并将用时0.5秒。穿测器放到月面后马上就进行了点火。测试试验穿进了4.5厘米，结果表明，“月球”-13号着陆地点附近的月球表面呈粒状性质，并有轻微的凝聚性（粘性）。密度约0.8克/厘米3。结果总体上与阿波罗和苏联取样返回后测定的结果相近（穿测器示意图）。

装在另一个折叠臂端部装的辐射密度测量器，也测量了月壤的密度。月壤吸收并散射辐射密度测量器中的-137辐射源产生的伽玛量子。通过辐射密度测量器中三个独立的计量装置，记录散射的量，就可以测量月壤的密度。实验结果与另一个折叠臂上的穿测器得到的结果相同，密度约0.8克/厘米3。辐射密度测量器测定了15厘米深的月壤。

“月球”-13号还携带了其它仪器，包括通过测量“月球”-13号着陆时与月面撞击产生的振动波的持续时间和量级，来测量深度为20至30厘米的月壤的力学性质。另有四个辐射计用于测量月表的热辐射。两个气体放电仪器，测量了宇宙粒子和反射的宇宙粒子，所侧结果认为，月球的反射率为25%。

“月球”-13号还携带了成像系统，相机与“月球”-9号的相机相同，重1.3公斤，功率2.5瓦，传送一帧图像需要100分钟扫描。12月30日，“月球”-13号完成了科学研究计划，电池耗进。

1966年在进行了一系列成功的使发射之后，苏联开始第二代最后一个探测器“月球”-14号的发射。“月球”-14号在“月球”-13号发射后等待了16个月之久才进行发射。虽然1967年和1968年早期有一些有关苏联航天活动的报道（“探测器”-3号），但没有谁能确认苏联正在执行的“月球号”系列的计划。

直到1968年4月7日，“月球”-14号才开始发射，“月球”-14号首先被发射进入了242×189千米、倾角51.8度的地球轨道，在绕地球飞行见不到一周时，火箭的最后一级点火，将“月球”-14号推进奔月轨道。4月8日进行了轨道修正，然后进行与“月球”-11号或“月球”-12号相似的飞行。最后“月球”-14号对准了预定的月球区域，按预定程序启动制动火箭发动机，将速度从2.19千米/秒降到1.279千米/秒，然后进入870×160千米、倾角42度的绕月轨道，绕月一周需要2小时40分钟。

苏联官方从没有公布过“月球”-14号的重量，但西方推测其与“月球”-14号相近。实际上，苏联塔斯社曾对“月球”-14号给予过描述：（1）任务是对地球和月球相对质量进行更精确的测量；（2）随着月球位置变化时，研究地球的“月球”-14号之间无线电信号的稳定性；（3）研究轨道运动；（4）测量带电太阳粒子和宇宙射线。

许多西方的分析家认为，“月球”-14号是“月球”-12号的后续探测器，而“月球”-12号是一个失败的扫描成像卫星。西方分析家还指出，苏联缺少公开的科学研究结果。克拉克认为被“月球”-14号只是“月球”-12号的备份星。有分析认为，“月球”-14号与“月球”-12号一样，携带了月球车使用的电动机。苏联没有公布“月球”-14号任务终止时间，显然它在4月份一直工作着。

“阿波罗”-11发射前3天，1969年7月13日，苏联发射了第一个新一代球探测器，即“月球”-15号。“月球”-15号首先被送入247×182千米、倾角51.6度的低地球轨道，经过短暂的飞行之后，运载火箭上面极点火，将“月球”-15号推入奔月轨道。7月14日进行了轨道修正。显然，此时苏联已决定停止或至少是减缓急切的首次载人登月计划。7月17日，在发射的第四天（此时“阿波罗”-11号已经紧随其后飞往月球），“月球”-15号进行了第一次制动，然后进入203×55千米的环月轨道。

一进入月球轨道，“月球”-15号就变得不可思议起来。2天后，即塔斯社宣布“月球”-15号调整了轨道，进入了221×55千米、倾角126度的绕月轨道。7月20日，在“阿波罗”-11号登月舱按预定计划在月球着陆的几小时之前，“月球”-15号再次进行了变轨，进入了112×16千米、倾角127度的月球轨道。此时，“月球”-15号处于向月球着陆的有利位置。然而，直到7月21日，在美国“阿波罗”-11号的尼尔·阿姆斯特朗、爱尔德林已经踏上了月球之后，“月球”-15号再次启动制动火箭发动机，开始下降过程。除了第一次轨道机动外，“月球”-15号沿月球轨道飞行了3-4天，然后以大约每小时480千米的速度撞在月球上。“月球”-15号环绕月球飞行了52圈，从而结束了它神秘旅行。当然，苏联官方报道说，“月球”-15号完成了预定任务。虽然“月球”-15号完成了主要的轨道机动，但很少有人相信，重5800公斤、相当先进的“月球”-15号仅仅是一个绕月飞行4天，然后自己在月球撞毁的卫星。

几乎可以推测，“月球”-15号准备在“阿波罗”-11号之前完成月球取样返回，或是将首辆月球车送上月球，这两种猜测曾进行争论。

苏联官方宣布的下一次探测活动包括自动取样返回的月球16号。然而，多数有力的证据表明，“月球”-15号可能是并不成功的“月球”-17号的前驱，而“月球”-17号将月球车-1号送上了月球。

在“月球”-15号飞行的过程中，苏联没有派遣陆上和海上的回收队。“月球”-15号的绕越轨道和月球着陆条件与“月球”-17号十分相似。而苏联在月球车的研制上已经有了相当长的时间。不论“月球”-15号的任务到底是什么，“月球”-15号很快就被人遗忘。因为“阿波罗”-11号的宇航员安全返回地球震惊了世界。

1970年9月12日，苏联发射了“月球”-16号，标志着苏联开始新的一系列新的杰出的空间科学研究。此前，苏联最后一次真正意义上的成功飞行是1966年12月发射的“月球”-13号。在此期间，1969年7月美国在美苏空间竞赛中取得了决定性胜利，“阿波罗”-11号成功登上月球，美国在月球探测领域取得了巨大的成功。尽管这一时期也有传说苏联航天员不久将登上月球，但全球社会普遍认为苏联由于社会经济问题将取消月球计划。然而1970年苏联月球16号成功实现了无人月壤取样并自动返回，这一成功振动了全球，两个月后，“月球”-17号首次实现了无人月球车探测，再次震惊了世界。

“月球”-16号由质子火箭发射，它先被入241×185千米、倾角51.5度的地球轨道，在围绕地球运行70分钟后加速飞向月球。发射后的第二天，“月球”-16号主发动机点火，进行了轨道修正。9月17日，“月球”-16号反推发动机点火，并使“月球”-16号进入110千米、倾角70度（与月球赤道夹角）的初始环月轨道。9月18、19日，分别进行了两次轨道机动，在完成第一次轨道机动后，月球16号进入110×15千米椭圆轨道；第一次轨道机动将轨道倾角改变为61度，并使轨道下降到106千米。9月20日，在月球轨道上飞行了75小时后，“月球”-16号在近月点时制动发动机点火，6分钟后，“月球”-16号成功地在0041S、56018E的月球黑暗区域实现软着陆。此后，“月球”-16号开始执行主要任务。

着陆后不到1小时，“月球”-16号上的自动钻开始工作，以钻取月壤样品，7分钟后当钻取深度达35厘米时停止钻取工作并退出，将月壤样品密封并送入“月球”-16号的返回舱，钻取并返回的样品总重101克。完成此项工作后，月球16号“耐心”地在月球上等待地面发出返回指令，9月21日，“月球”-16号的上面级点火并离开月球，开始3天的“回家”旅程。3天后，“月球”-16号的返回舱安全地降落在苏联Dzhozkozgan东南80千米处。

“月球”-16号的发射重量约5800千克，约4米高，底部着陆架夸度约4米。“月球”-16号分成下降级和上升级2个主要部份，前者用于奔月轨道修正、轨道插入（orbitalinsertion）、向月面降落、月面软着陆、月壤样品采集等，并作为上升级的发射平台。上升级将从月球上起飞，携带月壤样品返回地球（必要时可进行轨道修正，但实际上未进行修正），并保证珍贵的样品能够回收。

下降级：下降级根据功能需要由如下几个部分组成，4个圆柱形燃料箱对称分布在下降级的两侧，它们将在月球轨道转移、轨道插入、轨道修正时向主发动机提供燃料；无线电高度表将提供水平和垂直两个面的下降速度和周围的辐射，只要的足够的动力它将持续工件到上升级起飞；化学电池向月球16号所有系统提供动力，并且在着陆后可以在月面提供数天动力。其它还包括温控系统、导航敏感器和控制系统以及无线电发射机和接收机等，它们均由电池提供动力。4个可伸缩的着陆桁架起减振作用，避免着陆时由着陆月面产生的撞击。

“月球”-16号在下降前，导航系统使“月球”-16号进入预定的下降轨道，下降级上的主发动机在准备下降时点火，“月球”-16号沿“自由落体”轨迹抵达月面（图28）。在主发动机点火前，4个燃料箱连同不再使用的导航系统一同被抛掉。月球16号在距离月面600米时，主发动机和4个游机再次点火，并根据“月球”-16号的计算机发出的指令程序改变推力，当下降到20米高度时，降落速度减速到2.5m/s，这时由2个较小的发动机接替主发动机，它们在“月球”-16号着陆前的舜间关机。通过关闭2个低推力发动机，可以大大减少发动机喷出物对月球表面的污染。“月球”-16号着陆后的总质量为1880千克。

一旦抵达月面，下降级上的2个遥测光度表就开始工作。0.9米长的钻臂具有在水平和垂直两个面内移动的能力，钻头根据程序对着陆区域进行研究，并可以避免月岩或研究特殊地点。自动钻在工作前需解栓、脱开保护罩，露出钻管，钻头可旋转180度。当钻臂移动到选定位置时，安装在钻头内的传感器将测试月壤的对钻的阻力，并使苏联科学家可以确定月壤的特性。钻速度可以根据被探测材料的密度进行改变，以防止钻头过热。当完成钻取月壤时，空心的钻头（钻管？）将收集35厘米深的月壤。完成钻取工作后，钻臂抬起，钻头翻转180度，并且将含有月壤的钻头送进返回舱，然后抽出。一个自动装置将把月壤样品与钻管密封在返回舱中。

上升级由3部份组成：3个球形燃烧箱和发动机喷管，柱形仪器舱，直径50厘米的球形返回舱。仪器舱中有导航设备和化学电池。在仪器舱上面是返回舱，返回舱由3部份构成，位于返回舱下部的是是电池和信号发射装置，另外两个部份是装的月壤样和钻管的“货舱”以及位于顶部并装有降落伞和下降天线的装置。

月球16号在月面停留26小时25分钟后，上升发动机根据地面指令点火，当上升级在获得2.708千米/s的速度后，发动机关机，返回舱开始3天弹道返回。由于从月球上进行的发射和地球插入有很高的精度，所以飞行过程中不需要进行轨道修正。9月24日，在约距地球48000千米时，返回舱与仪器舱分离。返回舱大约以11千米/s的速度进入地球大气层，再入大气层后，前缘温度超过10000摄氏度，过载达50克。最后，返回舱降落伞舱打开，在14.5千米的高度、约300m/s速度时打开减速伞,当降至11千米时打开主伞。同时4个鞭形天线开始工作，以帮助确定返回舱的位置；同时两个圆柱形的气囊充气膨胀并位于返回舱下部，在返回舱下降的最后时刻，将标出所在位置，并迅速由地面人员取走并送到氦气环境下的专门实验室进行研究。

在美国的载人登月计划取得举世瞩目的成功后，苏联在无人探月领域取得了辉煌的成就，在月球16号发射成功后不到2个月，苏联成功发射了月球17号，首次实现了无人月球漫游车探月，又一次震惊了世界。

早在1955年，即人类首颗人造卫星升空之箭的2年，苏联科学家就考虑携带电视摄像机、重50千克的“坦克”探测月球。15年后，在人类的脚印踏上月球后，由地球控制的无人行驶月球探测车这一设想仍然被人们看作一种为时过早的设想。然而，当科学家甚至还没来得及对月球16号取回的月壤样品进行深入分析时，苏联就宣布成功发射的“月球”-17号探测器。

1970年11月10日，“月球”-17号由质子号运载火箭送入237×192千米、倾角51.6度的地球轨道，随后月球17号从地球轨道转移到奔月轨道，以实现苏联宣布的目标：月球17号探测器将携带全新的系统，对月球和近月空间进行持续的科学研究。这一简单消息意味着苏联将开始一项持续11个月的任务，而“月球”-17号肩负的任务远远重于以往任何月球探测器执行的任务。

“月球”-17号在许多方面与月球16号非常相似，发射质量约5700千克，从结构上看，“月球”-17号分为两个部份，即下降级和“月球车”-1号（Lunkhood-1）。其中，下降级实际上与月球16号的下降级相同。“月球”-17号在软着陆之后，从下降级中将伸出条斜坡道，位于下降级上面的“月球车”-1号可以从两个不同方向滑下月球表面。

从“月球”-17号的下降级基本上源于“月球”-16号来看，苏联在月球探测器的研制上尽可能实现探测器的标准化。事实上，这种下降级被用于所有第三代月球探测器，包括月壤样品取样返回探测器、月球车，以及重型月球轨道器。与月球16号相比，由于携带“月球车”-1号，“月球”-17号下降级携带的仪器稍有变动，以安装斜坡道。在实际飞行时，根据苏联的报道，“月球”-17号在着陆前，4个圆柱燃料箱在轨道下降发动机点火前的瞬间抛掉。

可移动的“月球车”-1号是一种自带探测器的先进装置，虽然它的外表容易使人将想起描述为放在轮子上的浴盆。月球车-1号约重756千克，高约1.35米，包括顶部的仪器舱在内长约2.15米。“月球车”-1号通过8个互相独立、直径51厘米、电驱动的轮子实现移动。“月球车”-1共有4对轮子，前排到后排的外缘距离2.216米，左右距离1.6米。轮子为辐轮并包裹着精细的金属丝，以增力摩擦力，使月球车-1能够向前后两个方面机动。当一侧的轮子转速大于另一侧的转速时可以实现转弯，也可通过两侧轮子向相反方向转动实现转弯。每个轮子都分别控制，轮子被绊住或失效时，只要有2个主动轮工作，“月球车”-1就可以行走。

“月球车”-1行走速度为100米/小，而且从月球往返地球需持续约5秒钟，考虑到这些因素，苏联采取了几种安全措施：如果“月球车”-1侧倾或前后倾斜超过预定值时，专用传感器将使月球车停止移动，以防止月球车进入无法走出的坑穴。根据月球车的设计，“月球车”-1号能够前后运动，这不仅使它能退出危险境地，而且即使下降级上的一个斜坡道被卡住，月球车仍可以利用另一坡道滑向月面。

为确定“月球车”-1的最大行走距离，并确定开始行走后它与下降级的相对位置，苏联在月球车-1的尾部还安装了第9个轮子，用于向里程表和速度表提供信息。该轮可以根据需要升高或降低。每个轮子都有一个转数计，必要时也可以用作里程表。但是主轮容易发生打滑，因此使用这种距离测量方法不能得到精确的数据。实际上，通过滑动和每个轮子的扭矩可以估算月壤的磨擦特性。“月球车”-1号的位置也可以通过它的电视摄像机拍摄的照片以及陀螺系统来确定，陀螺系统对月球车的每一次转弯均会做出分析。

对指引月球车行走的地面控制人员来说，月球车上的电视系统尤为重要。安装在月球车上的像眼睛一样的镜头从月球车的前部向外突出出来。它摄取的图像每数秒钟向地球传输一幅，虽然质量不高，但能保证月球车的“驾驶员”避开障碍物，并朝向有兴趣的目标移动；当月球车“犹豫”时，可使用月球车上4个分辨率更高的系统，两个摄像机安装在月球车后两侧，一个可以在垂直平面进行360度扫描，另一个可在水平平面内进行180度扫描。这两个相机比“月球”-9号和“月球”-13号使用的要小的多，它们不仅有助于导航，而且也用于月球表面全景分析。为得到高质量的图像，需要更高的传输速率，使“月球车”-1号停下来并利用窄束天线进行发射。

月球车-1的任务不仅仅是在月面上行走并拍摄照片，其任务还包括更多的科学实验。为确定月壤成份，“月球车”-1携带了X射线仪，其原理与“月球”-13号的相同。被称为RIFMA的等离子荧光分析法的实验，其原理是，“月球车”-1上的等离子体辐射源照射月壤后，通过测量月壤中不同元素的放射性，来计算铝、钙、硅、铁、镁、钛等的相对丰度。此外，RIFMA装置的10个计数器也可探测由于太阳焰引起了辐射范围。

月球车通过穿测器对月壤力学性质进行分析。“月球”-17号上的穿测器比月球13号的装置精度高得多，通过测量月壤的阻力，记录月壤的物理参数。

在“月球车”-1的前部，靠近2个电视摄像机之一，安装了一个激光反射器实验设备。3.7千克的硅玻璃反射器由14个边长为1厘米的三角形棱镜组成，每个棱镜发。

随着“月球车”-1寿命的终结，苏联开始发射准备发射“月球”-18号。1971年9月2日，“月球”-18号首先被送入242×186千米、倾角51.6度的低地球轨道，经过短暂的飞行之后（不足一周），运载火箭上面极点火，将“月球”-18号推入奔月轨道。这一旅程大约需要5天时间，9月4日和6日进行了轨道修正。9月7日“月球”-18号进行了制动，然后进入倾角35度、100千米高的环月球的圆轨道。

“月球”-18号在环月飞行4天后，进行了轨道调整，9月9日在环月飞行54天后，“月球”-18号制动发动机点火，开始大约5分钟的下降过程。不幸的是，在“月球”-18号按程序计算着陆的一舜间，与地面失去了通信联系。显然，“月球”-18号撞毁在3094N、560300E地形崎岖的地区。苏联单间地宣布，“月球”-18号在一个复杂的环境着陆。

由于“月球”-18号过早地结束任务，因而只能传回很少的科学数据。然而，在1975年召开的第十八届COSPAR会议上，苏联科学家透露，“月球”-18号联续波无线电高度计的数据分析，可能确定了月球表面深至0.5米处的介电常数，并由此可以确定月壤表面的密度为0.8±1.5克/厘米3。

“月球”-18号撞毁的第17天（或月球车-1送回最后一条信息的时），苏联质子号火箭将“月球”-19号送入260×172千米、倾角51.6度的低地球轨道。苏联官方否认“月球”-19号携带自动返回装置或月球车，这意味着“月球”-19号不但是一个先进的月球探测器，而且“月球”-19号将从轨道上进行科学考察活动，它似乎是“月球”-14号之后3年半以来第一次公开透露的苏联月球卫星。

根据推测，“月球”-19号重5900公斤，可能携带了一台“无轮的月球车”，用于进行月球轨道上的实验。估计在月球轨道上有效载荷重1850-1950公斤，与“月球”-16、“月球”-17号的着陆重量相同。9月29日和10月1日进行轨道修正后，“月球”-19号在10月3日进入了倾角40035’、轨道高度140千米的圆轨道，运行一周约2小时1分钟45秒，此后又变轨到135×127千米轨道，然后再通过变轨进入385×77千米。

“月球”-19号携带了多种科学装置，进行多项科学实验，任务之一是提供300-600S、200-800E的不平坦的山区区域的全景照片。这些照片用电视摄像扫描成像。另一项任务是使用伽马射线频谱仪测量月球表面的化学组分。

使用无线电高度测量计读出410N、540E附近的数据，对这一点的表面性质，包括密度、介电常数、孔隙率进行了计算。测量了月球表面上空5-35千米高度处的电子密度。使用微陨石探测器测定了这种粒子的运动方向、质量、以及粒子的能量。“月球”-19号的磁力计测量了月球引起对地球磁场圈的扰动（干扰），以及对星际磁场圈的扰动。“月球”-19号还研究了月球重力场的形态与强度，以及聚质体（MASCONS）的位置。

大约在7972年10月3-20日，“月球”-19号在环月飞行4000圈、运行了一年后，结束了任务。与美国无人月球探测器不同，“月球”-19号没有在“生命”结束时撞向月球。

1972年2月14日，苏联成功地发射了“月球”-20号，以完成“月球”-18号未尽的任务，从月球上取回样品。“月球”-20号首先被送入238×191千米、倾角51.5度的低地球轨道，经过短暂的飞行之后，开始4天半的旅程。2月15日进行了轨道修正。2月18日“月球”-20号进行了制动，然后进入倾角65度、100千米高的环月球的圆轨道。2月19日，进行变轨，进入高度为21千米的月球轨道，并准备着陆。

2月21日，“月球”-20号根据地面指令，启动主发动机并工作267秒，探测器降再次低轨道高度，在距离月面760米（比月球16号高160米）时，主发动机关机，2个小型发动机点火。在经过6分钟的下降后，“月球”-20号安全着陆在3032’N、56033’E的地点，距离“月球”-18号撞毁处约1.8千米，距离“月球”-16号着陆处120千米。“月球”-20号是在月球的白天降落的，而“月球”-16号则是在月球夜晚降落的。着陆后，地面科学家迅速启动了“月球”-20号的电视摄像机系统，寻找可能的钻取月球样品的地点。在选择并确定了钻采点后，钻臂和旋转钻头从它停放位置解锁，钻头下降到月面，这一过程大约持续了12分钟。“月球”-20号的钻取设备与月球16号的非常相似。钻头旋转速度为500rpm，钻头可深钻100-150毫米，但由于遇到坚难（tough）的钻取备件,为防止钻头过热，保护电路，钻头自动停止了工作。在钻取工作完成后，取出样品，举起样品并放入位于“月球”-20号顶端的返回舱内，在月壤和月岩放入舱内后，采用热封方式密封返回舱。

“月球”-20号在月球表面一直停留到2月23日，这时携带返回舱的上升级点火升空，并迅速加速到2.7千米/sec，以返回地球。2月25日。大约在52000千米处，返回舱与推进系统分离，然后进入（以与地平线呈30度的角度）大气层。“月球”-20号返回舱先后打开牵引伞和主伞，最后在苏联本土着陆。

苏联对取回的“月球”-20号取回的月壤和月岩立刻开展了长期分析。西方对苏联取回的样品仍存在一些疑问，包括取样的深度与样品的重量，大多数的分析推测，苏联把给出的月球16号的取样深度和样品重量数据又用到了“月球”-20号。直到1976年，报导了样品重量为50-100克，钻取深度为33厘米，也可能钻头遭遇了坚硬的月岩，没的按计划取回全（足够的）部样品。

“月球”-20号取回的样品与“月球”-16号的不同。“月球”-20号的样品大多数为月岩颗粒，而“月球”-16号取回的是basalt（请查地质字典）。此外，“月球”-20号的无线电测高仪还测量了月壤的密度。