基本介紹
- 中文名：月球號
- 開發國：蘇聯
探測器的正式名稱,歷史記錄,型號,月球1號,月球2號,月球3號,月球4號,月球5號,月球6號,月球7號,月球8號,月球9號,月球10號,月球11號,月球12號,月球13號,月球14號,月球15號,月球16號,月球17號,月球18號,月球19號,月球20號,月球號探測器列表,
探測器的正式名稱
月球1號、月球2號和月球3號這三艘最早的探測器的俄語名字是Луних，以後的探測器均被命名為Луна。中文刊物一般不加區別都翻譯成月球號。
歷史記錄
1959年9月12日發射的月球2號於2天后飛抵月球，在月球表面的澄海硬著陸，成為到達月球的第一位人類使者，首次實現了從地球到另一個天體的飛行。它攜帶的科學儀器艙內的無線電通信裝置，在撞擊月球後便停止了工作。同年10月4日“月球”3號發射，3天后環繞到月球背面，拍攝了首批月球背面照片，讓人們首次看全了月球的面貌。
世界上率先在月球上軟著陸的探測器，是1966年1月31日發射的“月球”9號。它經過79小時的長途飛行之後，在月球的風暴洋附近著陸，用相機拍攝了月面照片。該探測器重1583千克，到達距月面75公里時，重100公斤的著陸艙與探測器本體分離，靠裝在外面的自動充氣氣球緩慢著陸成功。
1970年9月12日發射的“月球”16號於9月20日在月面豐富海軟著陸，首次使用鑽頭採集了120克月岩樣品，並裝入回收艙的密封容器里，於24日帶回地球。
1970年11月10日，“月球”17號載著世界上第一輛無人月球車上天。17日在月面雨海著陸後，“月球車”1號下到月面進行了10.5個月的科學考察。這輛月球車重756千克，長2.2米，寬1.6米，裝有電視攝像機和核能裝置。它在月球上行走了10540米，考察了8千平方米月面地域，拍攝了200幅月球全景照片和20000多張月面照片，直到1971年10月4日核能耗盡才停止工作。
1973年1月8日發射的“月球”21號把“月球車”2號送上月面，取得了更多成果。最後一個探測器“月球”24號於1976年8月9日發射，8月18日在月面危海軟著陸，鑽采並帶回170克月岩樣品。
型號
月球1號
月球1號——人類歷史上的第一個月球探測器
1959年新年剛過，1月2日在蘇聯一個秘密的航天發射場，一枚由戰略飛彈改裝的運載火箭，托舉著蘇聯人的夢想和希望，呼嘯著直上九霄，把一個月球探測器送入太空，隨著火箭拋掉第一級、第二級，人類製造的這個物體首次接近了第二宇宙速度，直奔月球而去。第二天，蘇聯政府宣布，它成功發射的人類首枚月球探測器（如下圖）已經從月球近旁飛過，這一訊息震驚了西方，轟動了世界，成為全球媒體的頭版頭條，蘇聯在美蘇月球競賽中成功地打響了第一槍。
蘇聯發射的月球1號是三次發射失敗之後的第四顆月球探測器，這顆361千克的探測器由“月球號”火箭發射升空，它沒有經過停泊軌道，而是直接飛向月球，奔月速度達到11.17千米/秒。當距離地球113000千米時，它釋放出金黃色鈉氣雲以使地面人員能跟蹤觀察。第二天，月球1號沒有按原計畫撞擊月球，而是在距月球5995千米處與月球擦肩而過，隨後這個探測器進入日心軌道，成為第一顆人造行星。月球1號攜帶了磁強計、離子腔和微流星體探測裝置，飛行途中，它測量了月球和地球的磁場、宇宙射線的強度，還測量到太陽發射的等離子流——“太陽風”，並且發現月球的磁場幾乎為零。儘管這次飛行未能實現預定的目標，但它進入了人類以前從未到達的太空領域，完成了“投石問路”的壯舉。為此，蘇聯給它取了一個充滿希望的名字——“夢想號”。
月球2號
月球2號——首次月球硬著陸
在月球1號成功發射的同年秋天，1959年9月12日，蘇聯的月球2號伴著月球號火箭的呼嘯再次升空，對準月球飛奔而去，這是人類首枚月球硬著陸探測器。月球2號在設計上與月球1號 十分相似，裝載了基本相同的科學儀器，重量390千克，還帶上了蘇聯國旗。
發射升空後，月球2號直接飛往月球，在飛行途中，也就是在第二天月球2號釋放了鈉蒸汽，以便讓地面跟蹤人員能觀測到它，以了解飛行過程。當月球2號接近月球時，蘇聯著名的航天設計師科羅廖夫和他的助手們聚集在控制室里。當月球2號最終按計畫到達了月球並以每秒3.3千米的高速度精確地撞擊在月球上的兩座環形山之間時，緊張的設計師們抑制不住興奮的心情，全都跳了起來，為取得的巨大成功歡呼雀躍。這是人類文明史上第一次將人造物體降落在月球上。它在撞到月面之前，向地球發回了有關月球磁場和輻射帶的重要數據。
月球2號的成功撞擊對於美國人來說無疑是一種刺激。但他們還沒來得及從這種刺激中恢復過來時，三個星期後，月球3號又從發射場起飛，它重約434壬克，不但成為人類近距離拍攝月球照片的首枚探測器，而且向人類送後了首張月球背面圖片，使人類首次看到了月球的背面。
月球2號的成功撞擊對於美國人來說無疑是一種刺激。但他們還沒來得及從這種刺激中恢復過來時，三個星期後，月球3號又從發射場起飛，它重約434壬克，不但成為人類近距離拍攝月球照片的首枚探測器，而且向人類送後了首張月球背面圖片，使人類首次看到了月球的背面。
月球3號
月球3號——繞到月球背後
1959年10月4日，蘇聯發射了月球3號探測器，它的主要任務是揭開月球背面的神秘面紗。因此，蘇聯對月球3號的發射時間和飛行軌道作了精心安排，它沒有直接快速飛向月球，而是在經過較長時間的飛行後緩慢地繞到月球背面，在距離月球6200千米處經過。當它繞過月球背面時，太陽恰好在月球3號後面，照亮遠離地球一側的月面，使月球3號可以拍攝人類不曾見到的月球背面圖片。
月球3號與前兩個探測器大不相同，比它們更重，並且設計十分巧妙。圓柱形的外形，首次攜帶了兩台焦距不同的照相機，使用了太陽能電池，並採用氣體噴嘴控制姿態。在通過月球背面的40分鐘內，兩個光學相機拍攝了29張照片。其中17張照相底片在飛行途中完成自動沖印，然後通過電視掃描轉換成電視信號，再通過無線通訊裝置傳送回地面。儘管最後得到的照片解析度很低，而且只覆蓋了月球背面70%的區域，但卻記錄了人類對月球背面的第一次觀察，展現了人類以前從未看到過的景象。
幾天以後蘇聯公開了歷史性的月球背面的首張照片，引起了轟動。雖然照片有些模糊，但是它讓人們看到了月球神秘的背面。這是首次從太空的視角向人們展現太空中的月球，並且是首次用太空探測器獲得數據，標誌著人類在月球探測中取得了里程碑式的成就。
月球3號拍攝的月球背面圖片表明，月球背面主要是高地和山脈，大面積的月海只有兩個，在照片上顯示為兩個黑暗的月球表面陰暗區。
月球3號拍攝的月球背面圖片表明，月球背面主要是高地和山脈，大面積的月海只有兩個，在照片上顯示為兩個黑暗的月球表面陰暗區。
月球4號
“月球”-4號——不為人知的月球任務
1963年4月2日，蘇聯用A-2-e運載火箭把“月球”-4號送入了297×67千米，傾角64.7度的低地球軌道，然後通過第2次點火使“月球”-4號進入奔月軌。
莫斯科時間4月6日，“月球”-4號繞過月球，距離月球最近的距離為8,500千米。當時有媒體報導，在4月6～15日之間的某一時刻，“月球”-4號終止了與地球的無線電通信，它繼續沿著拉長了90,000×700,000千米的地球軌道飛行，最後進入日心軌道。
“月球”-4號重1422千克，是“月球”-1號的4倍。雖然這一時期蘇聯公布了對太陽和宇宙射線研究的結果，但“月球”-4號的確切任務並不為人所知，也就很少有人知道“月球”-4號的結局。
根據蘇聯出版的資料，“月球”-4號與為實現月球軟著陸而研製的“月球”-5～9號探測器有關。據分析，其中的一種可能是，“月球”-4號原計畫準備實施首次月球軟著陸，但由於中段軌道機動未獲成功而導致任務失敗。如果這種分析是正確的，那么我們可以將“月球”-4號看作是“月球”-9號的前身。如果“月球”-4號取得成功，也許會促使蘇聯在載人登月方面邁出重要的一步。但另外一種看法認為，“月球”-5號在“月球”-4號號發射後的長達兩年時間內沒有升空，這可能與蘇聯的運載火箭系統有關，因為蘇聯的A-2-e火箭在E上面級得到改進之前，蘇聯探月計畫無法快速進展。
月球5號
“月球”-5號——以失敗告終的一次月球軟著陸嘗試
1965年5月9日，蘇聯將“月球”-5號送入217×151千米、傾角64.7度的低地球軌道，然後“月球”-5號進入奔月軌道。5月10日完成了中段修正，進入直接“撞入”月球的飛行過程。可以肯定，這次任務是蘇聯進行的月球軟著陸的嘗試。
“月球”-5號重1,476千克，攜帶的著陸艙重約100千克。當“月球”-5號距離月面64千米、在準備降落的最後階段時，由於設備故障，制動火箭點火失靈，科學家只能聽著它發出的信號，無奈地任它以極大的速度直接擊中月球並損毀。據說，德國的一個天文台，看到撞擊揚起的月壤形成了長225千米、寬85千米的塵雲。
月球6號
“月球”-6號——與月球失之交臂
月球”-5號發射的一個月後，蘇聯準備再一次發射。
1965年6月8日，蘇聯將1,442千克重的“月球”-6號送入246×167千米、傾角64.8度低地球軌道，然後推入奔月軌道，在這過程中“月球”-6號全系統工作正常。第二天，在進行了總計12次通訊後，“月球”-6號對準了方向，承擔軌道修正的發動機點火將“月球”-6號推向預定的月球區域。
然而，不幸的“月球”-6號沒有按預定程式關閉修正軌道的發動機，使“月球”-6號在6月11日大約距離月球160000千米處掠過月球，最終與月球失之交臂，進入了日心軌道。這次失敗再次推遲了蘇聯急切想達到的目標。
月球7號
“月球”-7號——重蹈月球6號的覆轍
1965年10月4日，蘇聯恢復月球號系列的發射任務，並將“月球”-7號送入286 ×129千米、傾角64.7度低地球軌道，然後開始數天的奔月飛行。
10月5日在進行成功的軌道修正後，於10月8日早晨接近月球，大約在飛行了102小時、準確無誤地完成了所有步驟後，重1506千克的“月球”-7號啟動了攜帶的制動火箭。但不幸的是，制動火箭點火過早，推進劑提前消耗殆盡，致使制動火箭關機時“月球”-7號距離月球表面過高。最終“月球”-7號因過早失去制動力而撞到月球表面。
西方有報導認為，“月球”-7號在月面上仍“存活”了一段時間，但這種推測從未得到蘇聯的確認，一般認為“月球”-7號撞擊月面後立刻損毀。
月球8號
“月球”-8號——再一次以失敗告終的軟著陸嘗試
1965年12月3日，蘇聯第五次發射軟著陸探測器，“月球”-8號探測器首先被發射到221×181千米的低地球軌道，軌道傾角是51.9度而不是以前各次發射的64.8度，顯然這表明有效載荷的重量有所提高。因為在從蘇聯發射場進行發射時，發射方向越偏向東，藉助地球自轉，運載火箭的運載能力就越大。
“月球”-8號重1552千克，在進入月球軌道後的83小時中一切正常。但不幸再次上演，與“月球”-7號點火過早正好相反，“月球”-8號在月球表面進行著陸時，由於制動火箭點火過遲，點火時探測器已經距離月球表面很近，導致它尚未減低到安全著陸速度就撞擊到月球表面。在撞擊的瞬間，所有的信號傳輸驟然停止，說明“月球”-8號已經損毀。
“月球”-8號重1552千克，在進入月球軌道後的83小時中一切正常。但不幸再次上演，與“月球”-7號點火過早正好相反，“月球”-8號在月球表面進行著陸時，由於制動火箭點火過遲，點火時探測器已經距離月球表面很近，導致它尚未減低到安全著陸速度就撞擊到月球表面。在撞擊的瞬間，所有的信號傳輸驟然停止，說明“月球”-8號已經損毀。
月球9號
“月球”-9號 ——人類首次實現月球軟著陸
在蘇聯實施的月球表面軟著陸經歷了5次失敗的同時，美國也完成了月球表面首次軟著陸的準備工作，這使得蘇聯要想在月球探測這一領域保持領先，就必須在很短的時間內再進行一次嘗試。
1966年1月31日，“月球”-9號滿載著希望啟程。該探測器由閃電號運載火箭發射到219×167千米、傾角51.6度的地球停泊軌道，在繞地球飛行不到一周后，火箭第三級再次點火工作，將“月球”-9號送入奔月軌道，並在三天半後與月球交會。2月1日，在距離月球23.3萬千米處，經過對探測器位置的計算後，進行了48秒的點火以進行軌道中段校正。在此後的2天中，“月球”-9號直接飛向月球，並以每秒4度的轉速旋轉，以達到溫控要求，並保證合適的地球重力場以及後來的月球重力場對探測器的作用。
進入月球轉移軌道後的“月球”-9號, 總質量為1583千克，其中：登月艙約100千克，登月前將拋掉的儀器艙重約300千克，登月設備163千克，結構重量約200千克，推進劑800千克。“月球”-9號總長約2.7米。
“月球”-9號的登月艙呈卵形，直徑約58厘米，內部安裝有減振裝置，上半部裝的電視設備，直徑6毫米、長10毫米的氣體放電輻射計數器；下半部裝有化學電池、熱控系統和通信設備。在月面著陸時，登月艙在“月球”-9號反推發動機與月面接觸前的一瞬間從月球9號中彈出並落在月面，艙內的減振裝置可以保護艙內儀器。著陸後，4個花瓣形裝置向上打開，可以起到穩定作用，同時它們也作為天線系統的組成部份使用；然後伸出4個75米長的鞭形天線，用於與地球接收站進行通信。包括打開的花瓣形天線在內，登月艙最大直徑達160厘米，包括伸展的天線在內，高度達112厘米。
登月艙的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天線來完成。在飛行階段和登月的最初幾分鐘，信號傳送和接收均由隱藏在“花瓣”內的天線完成，“花瓣”打開後，由4個鞭形天線承擔信號傳送和接收任務。鞭形天線向地球傳送了包括經校正的黑白標準的月表照片等信息，以及在軌道上獲得的月表部份區域的立體照片。
“月球”-9號中部在兩側裝有2個可拋離的控制儀器艙。其中一個裝的是星光導航設備，另一個裝有無線電高度表及相關電路。這兩個儀器艙在反推發動機點火前的瞬間被拋掉，以減少重量，降低速度。這兩儀器艙的結構非常輕，以至當火箭上升並達到很高的高空時，必須降低艙內壓力。
“月球”-9號上部的儀器艙與發動機系統相連。發動機系統由球形的鋁合金氧化劑箱、圓環形鋁合金的燃料箱以及燃燒室組成。發動機系統的主要任務包括2個：（1）在中段飛行時實施航向校正；（2）軟著陸過程中提供反推力（制動）。發動機系統的壓縮氮氣瓶用於姿態控制。與蘇聯以往慣用太陽能電池不同，“月球”-9號探測器的動力來源於化學電池，大部份電池裝在著陸前被拋掉的儀器艙中。
“月球”-9號在著陸前一小時或距月球8300千米時，直接對準月球，然後將反推發動機的軸線垂直對準月面，在探測器系統經過全面檢測後，啟動自動著陸系統程式，當高度表批示距月面為75千米時，著陸系統先後發出兩條指令，（1）拋掉儀器艙，（2）反推發動機點火。探測器開始從2.6米/秒減速。抵達月面之前，一個5米長的探針從探測器中部伸展到反推發動機的下面，以確定反推發動機的關機和拋出登月艙的時機。探針觸到月面的瞬間，探測器系統將關閉發動機並拋出登月艙。發動機以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面，而登月艙將落到發動機的附近。
“月球”-9號最終安全地在月球上降落，著陸後約4分鐘，月球9號登月艙打開“花瓣”，開始向地球傳送信號。7小時後，向地球傳送了首張月球表面的全景照片。由固定鏡頭和可轉動鏡頭組成的電視攝像機開始工作，旋轉鏡頭可以在垂直機轉動以進行掃描；同時還可在水平面轉動進行掃描，圖片信號被傳輸到地面站，傳輸每幅圖片需要100分鐘。
“月球”-9號的相機重1.5千克，功耗2.5瓦，呈直徑8厘米、長25厘米的圓柱形，它與水平面形成16度夾角，以確保視場直接對準月球表面，圖像覆蓋範圍為向上11度、向下18度。 相機的焦距為1.5米到無窮遠，在1.5米距離被觀測物體時，可分辨清楚1.5-2毫米的物體。
“月球”-9號在2月7日由於電池耗盡而停止向地球傳送信息。後來蘇聯公布了詳細的分析研究成果。這次探測的更重要成果是回答了這樣一個重要問題，即月球表面足以支撐100千克的載荷而不會產生其它明顯的效應，也就是說，太空人登月不必擔心會陷入月壤之中。
月球10號
“月球”-10號——人類首次實現環繞月球探測
1966年3月31日，蘇聯的“月球”-10號探測器被送入250×200千米、傾角51.9度的低地球軌道，隨後又進入奔月軌道。第二天“月球”-10號在飛往月球的途中進行了軌道修正。“月球”-10號的任務不是直接在月球上軟著陸，而是把一個人造月球衛星送入環月飛行的月球軌道。月球10號重1,600千克、高4米，發動機、儀器艙、控制段實際上與“月球”-9號相同。所不同的是，“月球”-10號用月球衛星替代了著陸艙。
“月球”-10號在飛行了數天並達距離月球8,000千米時，調整方向並使制動火箭發動機點火，以降低飛行速度，使其從每秒21千米降低到每秒1.5千米，在關閉發動機20分鐘後，“月球”-10號釋放攜帶的月球衛星，衛星以110米/秒轉速旋轉，並進入1017×350千米、傾角71.5度的月球軌道，在此軌道的運行周期為2小時59分15秒。
“月球”-10號攜帶的月球衛星重254千克，呈圓柱形，直徑約75厘米，高1.5米。內部保持850～860毫米汞柱的壓力，溫度控制在21～23度。動力由電池提供。“月球”-10號攜帶月球衛星裝備了多種探測設備，主要包括：（1）磁力計：用於測量月球磁場；（2）伽馬射線頻譜儀：用於測量月表伽馬射線的強度和頻譜組成；（3）用於記錄太陽粒子和宇宙射線以及研究低能電子的幾種裝置；（4）離子收集器：用於記錄太陽風的總的離子和電子通量；（5）壓電測量裝置：用於記錄月球空間質量為10-9克的流星粒子；（6）紅外探測器：用於確定月球的內部熱輻射；（7）低能X射線質子測量設備：用於測量月岩的X射線螢光輻射。
其中，磁力計位於月球衛星的底部，以避免受到衛星本身磁場的影響，它可測量50γ以下磁場，解析度為1γ。伽馬射線探測器通過比較宇宙背景中的自然輻射與月球表面發出的輻射，消除與宇宙射線相互作用引起的輻射量，可以計算鈾、釷、鈣-40的含量。五個氣體放電計數器用於記錄太陽和宇宙質子、電子以及小於14Å的X射線。其中3個主要用於測量由於太陽X射線輻射引起的月岩螢光，由此可用於確定月岩中幾種元素的相對含量。離子收集器用來探測離子密度，這將有助於確定月球空間是否存離子層。紅外探測器由兩個15×30毫米的平板接收器組成，用於測量由月球表面發散的熱流。顯然，月球10號沒有攜帶成像裝置。
在飛行過程中，蘇聯還在地面通過“月球”-10號的運動進行了兩項試驗。其一，通過測量“月球”-10號進入月球背面和飛出月球背面時通訊功率水平的變化，測定月球表面附近是否存在薄層氣體介質並折射無線電波。其二，通過測量“月球”-10號軌道的自然變化測定月球重力場，由於月球表面的某些區域存在聚質體，這對於未來的月球計畫極其重要。
令蘇聯人驕傲的是，“月球”-10號比美國的“月球軌道器”-1號提前四個半月進入環繞月球飛行軌道，而且在入軌後成功地為第23屆蘇共代表大會播放了一段《國際歌》。它一共在軌飛行56天，繞月460圈，送回大量的科學信息。
月球11號
“月球”-11號——“月球”-10號的複製品還是“月球”-12號的前身？
“月球”-10號完成計畫後的三個多月，蘇聯於1966年8月24號發射“月球”-11號。“月球”-11號首先被送入201×193千米、傾角501.8度的低地球軌道，然後進入奔月軌道。8月26日進行了軌道修正後，“月球”-11號實施了與“月球”-10號相似的飛行。在距離月面8,000千米處，“月球”-11號對準月球，並在8月28日制動火箭點火，最終月球衛星進入163.5×1193.6千米、傾角27度的月球軌道，運行周期約3小時。據報導，“月球”-11號重1,640千克，但有關“月球”-11號的照片和詳細資訊披露得極少，一些西方人士把“月球”-11號與“月球”-10號看作同一類探測器，而另一些人則認為“月球”-11號與“月球”-12號更相近。
“月球”-11號發射時，蘇聯曾有“月球”-11號與“月球”-10號相似的報導。最初對“月球”-11號實驗的報導與已經發射的“月球”-10號進行的實驗相一致，而“月球”-10號不具備能力的實驗，“月球”-11號也沒有開展相關的實驗。但蘇聯公布的極少的結構細節，表明“月球”-11號與“月球”-12號更相似。
“月球”-11號進入的軌道與“月球”-10號極為不同，證明“月球”-11號可能重複“月球”-10號的任務。官方宣布“月球”-11號與“月球”-10號的重量分別為1600千克和1,649壬克，非常相近。雖然公布了“月球”-10號攜帶的月球衛星重量（245千克），但沒有公布“月球”-11號攜帶的衛星的重量。此外，蘇聯從未公布過“月球”-11號拍攝的圖片，也未透露其拍攝圖片的能力。
上述分析表明，“月球”-11號可能是“月球”-10號的複製品，但一些數據表明，“月球”-11號也可能是月球12的前身。最重要的證據是，“月球”-11號發射後兩個月或者說“月球”-11號完成任務僅三個星期，蘇聯就發射“月球”-12號，而發射“月球”-10號後5個月才發射“月球”-11號。這意味著“月球”-11號可能是蘇聯計畫表中第一個環月飛行的成像衛星，但由於技術故障使其未能向地球傳回圖片。
“月球”-12號的重量沒有公布，西方分析家推測是1,640千克，如果確實如此，這意味著蘇聯不想把“月球”-11號和“月球”-12號重量相等公之於眾。這樣通過比較，可以推斷“月球”-11號進行了一次失敗的旅行。最後，“月球”-14號被大多數人認為是蘇聯計畫中的月成像衛星，但蘇聯官方沒有公布其圖片、重量、結構等任何信息。蘇聯出版的《Pokorgenye Kosmosa》承認，“月球”-11號與“月球”-10號除了衛星和推進系統之外，基本相同。而月球11號與月球14號是姐妹星。到1966年10月1日前，“月球”-11號一直向地球傳回科學數據，此後由於電池耗盡而停止了工作，至此它至少繞月飛行了277圈。
月球12號
1966年10月22日，蘇聯將“月球”-12送入了212×199千米、傾角50.9度的低地球軌道，然後進入奔月軌道。這次任務的目的是獲得月球的近距離照片，可能是為了未來的載人登月進行選址。蘇聯月球-12保留了月球4-11號的發動機和制導系統，但在前端放著儀器艙。蘇聯宣布它在軌道上的重量為1136公斤。10月15日，“月球”-12進行了中斷修正，當“月球”-12距離月表8000千米時，“月球”-12號將飛行方向垂直於月球表面（如同“月球”-8號所做的那樣），當距離月球1290千米、速度2.085千米/秒時，制動發動機開始點火併燃燒28秒，將速度從降到1.148千米/秒，並將其推入了1740×100千米、傾角接近0度的月球軌道，“月球”-12號的運行周期為3小時25分。
“月球”-12號攜帶了光-電視系統與“探測器”-3號的相同，即先由普通光學相機拍攝，在經沖洗、烘乾，然後由電視攝像機掃描，並將掃描的圖像傳回地球。傳回的照片為在約100-340 千米處開設的照片，覆蓋範圍約25平方千米，根據報導其解析度達到15到20米，每幀為1100線。但蘇聯公開的照片極少。美國的希爾頓認為，10月29日蘇聯還沒有進行拍攝，第一幅照片的傳送時間使推遲了4天，“月球”-12號的定向系統可能出了問題。
除了拍攝任務之外，“月球”-12號繼“月球”-10號、11號之後，繼續繪製重力場圖，繼續進行了這方面的工作。此外，還繼續測定太陽和宇宙輻射，記錄月表的伽瑪射線和X射線螢光輻射。另外，據報導“月球” -12號還對“月球車”-1（Lunokod）的電動機進行了試驗。1967年1月19日，在繞越飛行近3個月後，“月球”-12號停止了工作。
月球13號
1966年是蘇聯月球探測成功的一年。在這一年的1月成功地發射了第一個軟著陸探測器，2個月後又成功地發射了第一顆繞月飛行月球衛星，“月球”-10號。8月和10月，兩個太空飛行器成功地進入了軌道（包括一個成相衛星）。
1966年12月21日，“月球”-13號被發射到223×171千米、傾角51.8度的低地球軌道，開始了3.5天的奔月飛行。12月22日進行了軌道修正，24日對準了方向，在距離月球70千米處制動火箭發動機點火，2分鐘後，“月球”-13號成功地在月球表面18.25N、60.03W實現了軟著陸。著陸地點距離“月球”-9號著陸點約400千米。著陸4分鐘後，著陸艙打開，開始發射無線電信號。
“月球”-13號的著陸艙重109公斤，外表與“月球”-9號的著陸艙相似，但增加了兩個摺疊臂，摺疊臂的端部安裝有科學探測裝置，其中的一個是輻射密度測量儀，用於分析月壤的成分；另一個裝有機械式穿測器。這兩個摺疊臂在“月球”-13號著陸艙打開後立刻展開，同時展開鞭形天線，4個花瓣形的無線電天線也打開。（圖：1、花瓣形天線；2、鞭形天線；3、用於放置科學儀器的摺疊臂；4、機械式月壤穿測器；5、輻射密度測量儀；6、電視攝像機）
穿測器用來測定月壤的機械強度，該裝置內裝有火藥，點火時將一個直徑3.5厘米的鈦質桿推入月球表面。火藥持續0.6-1.0秒，施加5-7千克的力，通過測定穿透的速度和深度，可以分析月壤的性質。如果月壤非常乾燥、多孔，穿測器可以在0.003-0.05秒內快速穿進5厘米。如果密度大則難以穿進這樣的深度，並將用時0.5秒。穿測器放到月面後馬上就進行了點火。測試試驗穿進了4.5厘米，結果表明，“月球”-13號著陸地點附近的月球表面呈粒狀性質，並有輕微的凝聚性（粘性）。密度約0.8克/厘米3。結果總體上與阿波羅和蘇聯取樣返回後測定的結果相近（穿測器示意圖）。
裝在另一個摺疊臂端部裝的輻射密度測量器，也測量了月壤的密度。月壤吸收並散射輻射密度測量器中的銫-137輻射源產生的伽瑪量子。通過輻射密度測量器中三個獨立的計量裝置，記錄散射的量，就可以測量月壤的密度。實驗結果與另一個摺疊臂上的穿測器得到的結果相同，密度約0.8克/厘米3。輻射密度測量器測定了15厘米深的月壤。
“月球”-13號還攜帶了其它儀器，包括通過測量“月球”-13號著陸時與月面撞擊產生的振動波的持續時間和量級，來測量深度為20至30厘米的月壤的力學性質。另有四個輻射計用於測量月表的熱輻射。兩個氣體放電儀器，測量了宇宙粒子和反射的宇宙粒子，所側結果認為，月球的反射率為25%。
“月球”-13號還攜帶了成像系統，相機與“月球”-9號的相機相同，重1.3公斤，功率2.5瓦，傳送一幀圖像需要100分鐘掃描。12月30日，“月球”-13號完成了科學研究計畫，電池耗進。
月球14號
1966年在進行了一系列成功的使發射之後，蘇聯開始第二代最後一個探測器“月球”-14號的發射。“月球”-14號在“月球”-13號發射後等待了16個月之久才進行發射。雖然1967年和1968年早期有一些有關蘇聯航天活動的報導（“探測器”-3號），但沒有誰能確認蘇聯正在執行的“月球號”系列的計畫。
直到1968年4月7日，“月球”-14號才開始發射，“月球”-14號首先被發射進入了242×189千米、傾角51.8度的地球軌道，在繞地球飛行見不到一周時，火箭的最後一級點火，將“月球”-14號推進奔月軌道。4月8日進行了軌道修正，然後進行與“月球”-11號或“月球”-12號相似的飛行。最後“月球”-14號對準了預定的月球區域，按預定程式啟動制動火箭發動機，將速度從2.19千米/秒降到1.279千米/秒，然後進入870×160千米、傾角42度的繞月軌道，繞月一周需要2小時40分鐘。
蘇聯官方從沒有公布過“月球”-14號的重量，但西方推測其與“月球”-14號相近。實際上，蘇聯塔斯社曾對“月球”-14號給予過描述：（1）任務是對地球和月球相對質量進行更精確的測量；（2）隨著月球位置變化時，研究地球的“月球”-14號之間無線電信號的穩定性；（3）研究軌道運動；（4）測量帶電太陽粒子和宇宙射線。
許多西方的分析家認為，“月球”-14號是“月球”-12號的後續探測器，而“月球”-12號是一個失敗的掃描成像衛星。西方分析家還指出，蘇聯缺少公開的科學研究結果。克拉克認為被“月球”-14號只是“月球”-12號的備份星。有分析認為，“月球”-14號與“月球”-12號一樣，攜帶了月球車使用的電動機。蘇聯沒有公布“月球”-14號任務終止時間，顯然它在4月份一直工作著。
月球15號
“阿波羅”-11發射前3天，1969年7月13日，蘇聯發射了第一個新一代球探測器，即“月球”-15號。“月球”-15號首先被送入247×182千米、傾角51.6度的低地球軌道，經過短暫的飛行之後，運載火箭上面極點火，將“月球”-15號推入奔月軌道。7月14日進行了軌道修正。顯然，此時蘇聯已決定停止或至少是減緩急切的首次載人登月計畫。7月17日，在發射的第四天（此時“阿波羅”-11號已經緊隨其後飛往月球），“月球”-15號進行了第一次制動，然後進入203×55千米的環月軌道。
一進入月球軌道，“月球”-15號就變得不可思議起來。2天后，即塔斯社宣布“月球”-15號調整了軌道，進入了221×55千米、傾角126度的繞月軌道。7月20日，在“阿波羅”-11號登月艙按預定計畫在月球著陸的幾小時之前，“月球”-15號再次進行了變軌，進入了112×16千米、傾角127度的月球軌道。此時，“月球”-15號處於向月球著陸的有利位置。然而，直到7月21日，在美國“阿波羅”-11號的阿姆斯特朗、愛爾德林已經踏上了月球之後，“月球”-15號再次啟動制動火箭發動機，開始下降過程。除了第一次軌道機動外，“月球”-15號沿月球軌道飛行了3-4天，然後以大約每小時480千米的速度撞在月球上。“月球”-15號環繞月球飛行了52圈，從而結束了它神秘旅行。當然，蘇聯官方報導說，“月球”-15號完成了預定任務。雖然“月球”-15號完成了主要的軌道機動，但很少有人相信，重5800公斤、相當先進的“月球”-15號僅僅是一個繞月飛行4天，然後自己在月球撞毀的衛星。
幾乎可以推測，“月球”-15號準備在“阿波羅”-11號之前完成月球取樣返回，或是將首輛月球車送上月球，這兩種猜測曾進行爭論。
蘇聯官方宣布的下一次探測活動包括自動取樣返回的“月球”-16號。然而，多數有力的證據表明，“月球”-15號可能是並不成功的“月球”-17號的前驅，而“月球”-17號將月球車-1號送上了月球。
在“月球”-15號飛行的過程中，蘇聯沒有派遣陸上和海上的回收隊。“月球”-15號的繞越軌道和月球著陸條件與“月球”-17號十分相似。而蘇聯在月球車的研製上已經有了相當長的時間。不論“月球”-15號的任務到底是什麼，“月球”-15號很快就被人遺忘。因為“阿波羅”-11號的太空人安全返回地球震驚了世界。
月球16號
1970年9月12日，蘇聯發射了“月球”-16號，標誌著蘇聯開始新的一系列新的傑出的空間科學研究。此前，蘇聯最後一次真正意義上的成功飛行是1966年12月發射的“月球”-13號。在此期間，1969年7月美國在美蘇空間競賽中取得了決定性勝利，“阿波羅”-11號成功登上月球，美國在月球探測領域取得了巨大的成功。儘管這一時期也有傳說蘇聯航天員不久將登上月球，但全球社會普遍認為蘇聯由於社會經濟問題將取消月球計畫。然而1970年蘇聯月球16號成功實現了無人月壤取樣並自動返回，這一成功振動了全球，兩個月後，“月球”-17號首次實現了無人月球車探測，再次震驚了世界。
“月球”-16號由質子火箭發射，它先被入241×185千米、傾角51.5度的地球軌道，在圍繞地球運行70分鐘後加速飛向月球。發射後的第二天，“月球”-16號主發動機點火，進行了軌道修正。9月17日，“月球”-16號反推發動機點火，並使“月球”-16號進入110千米、傾角70度（與月球赤道夾角）的初始環月軌道。9月18、19日，分別進行了兩次軌道機動，在完成第一次軌道機動後，“月球”-16號進入110×15千米橢圓軌道；第一次軌道機動將軌道傾角改變為61度，並使軌道下降到106千米。9月20日，在月球軌道上飛行了75小時後，“月球”-16號在近月點時制動發動機點火，6分鐘後，“月球”-16號成功地在0041S、56018E的月球黑暗區域實現軟著陸。此後，“月球”-16號開始執行主要任務。
著陸後不到1小時，“月球”-16號上的自動鑽開始工作，以鑽取月壤樣品，7分鐘後當鑽取深度達35厘米時停止鑽取工作並退出，將月壤樣品密封並送入“月球”-16號的返回艙，鑽取並返回的樣品總重101克。完成此項工作後，“月球”-16號“耐心”地在月球上等待地面發出返回指令，9月21日，“月球”-16號的上面級點火併離開月球，開始3天的“回家”旅程。3天后，“月球”-16號的返回艙安全地降落在蘇聯Dzhozkozgan東南80千米處。
“月球”-16號的發射重量約5800千克，約4米高，底部著陸架夸度約4米。“月球”-16號分成下降級和上升級2個主要部份，前者用於奔月軌道修正、軌道插入（orbital insertion）、向月面降落、月面軟著陸、月壤樣品採集等，並作為上升級的發射平台。上升級將從月球上起飛，攜帶月壤樣品返回地球（必要時可進行軌道修正，但實際上未進行修正），並保證珍貴的樣品能夠回收。
下降級：下降級根據功能需要由如下幾個部分組成，4個圓柱形燃料箱對稱分布在下降級的兩側，它們將在月球軌道轉移、軌道插入、軌道修正時向主發動機提供燃料；無線電高度表將提供水平和垂直兩個面的下降速度和周圍的輻射，只要的足夠的動力它將持續工件到上升級起飛；化學電池向月球16號所有系統提供動力，並且在著陸後可以在月面提供數天動力。其它還包括溫控系統、導航敏感器和控制系統以及無線電發射機和接收機等，它們均由電池提供動力。4個可伸縮的著陸桁架起減振作用，避免著陸時由著陸月面產生的撞擊。
“月球”-16號在下降前，導航系統使“月球”-16號進入預定的下降軌道，下降級上的主發動機在準備下降時點火，“月球”-16號沿“自由落體”軌跡抵達月面（圖28）。在主發動機點火前，4個燃料箱連同不再使用的導航系統一同被拋掉。月球16號在距離月面600米時，主發動機和4個游機再次點火，並根據“月球”-16號的計算機發出的指令程式改變推力，當下降到20米高度時，降落速度減速到2.5m/s，這時由2個較小的發動機接替主發動機，它們在“月球”-16號著陸前的舜間關機。通過關閉2個低推力發動機，可以大大減少發動機噴出物對月球表面的污染。“月球”-16號著陸後的總質量為1880千克。
一旦抵達月面，下降級上的2個遙測光度表就開始工作。0.9米長的鑽臂具有在水平和垂直兩個面內移動的能力，鑽頭根據程式對著陸區域進行研究，並可以避免月岩或研究特殊地點。自動鑽在工作前需解栓、脫開保護罩，露出鑽管，鑽頭可旋轉180度。當鑽臂移動到選定位置時，安裝在鑽頭內的感測器將測試月壤的對鑽的阻力，並使蘇聯科學家可以確定月壤的特性。鑽速度可以根據被探測材料的密度進行改變，以防止鑽頭過熱。當完成鑽取月壤時，空心的鑽頭（鑽管？）將收集35厘米深的月壤。完成鑽取工作後，鑽臂抬起，鑽頭翻轉180度，並且將含有月壤的鑽頭送進返回艙，然後抽出。一個自動裝置將把月壤樣品與鑽管密封在返回艙中。
上升級由3部份組成：3個球形燃燒箱和發動機噴管，柱形儀器艙，直徑50厘米的球形返回艙。儀器艙中有導航設備和化學電池。在儀器艙上面是返回艙，返回艙由3部份構成，位於返回艙下部的是是電池和信號發射裝置，另外兩個部份是裝的月壤樣和鑽管的“貨艙”以及位於頂部並裝有降落傘和下降天線的裝置。
“月球”-16號在月面停留26小時25分鐘後，上升發動機根據地面指令點火，當上升級在獲得2.708千米/s的速度後，發動機關機，返回艙開始3天彈道返回。由於從月球上進行的發射和地球插入有很高的精度，所以飛行過程中不需要進行軌道修正。9月24日，在約距地球48000千米時，返回艙與儀器艙分離。返回艙大約以11千米/s的速度進入地球大氣層，再入大氣層後，前緣溫度超過10000攝氏度，過載達50克。最後，返回艙降落傘艙打開，在14.5千米的高度、約300m/s速度時打開減速傘, 當降至11千米時打開主傘。同時4個鞭形天線開始工作，以幫助確定返回艙的位置；同時兩個圓柱形的氣囊充氣膨脹並位於返回艙下部，在返回艙下降的最後時刻，將標出所在位置，並迅速由地面人員取走並送到氦氣環境下的專門實驗室進行研究。
在美國的載人登月計畫取得舉世矚目的成功後，蘇聯在無人探月領域取得了輝煌的成就，在“月球”-16號發射成功後不到2個月，蘇聯成功發射了月球17號，首次實現了無人月球漫遊車探月，又一次震驚了世界。
月球17號
早在1955年，即人類首顆人造衛星升空之箭的2年，蘇聯科學家就考慮攜帶電視攝像機、重50千克的“坦克”探測月球。15年後，在人類的腳印踏上月球後，由地球控制的無人行駛月球探測車這一構想仍然被人們看作一種為時過早的構想。然而，當科學家甚至還沒來得及對月球16號取回的月壤樣品進行深入分析時，蘇聯就宣布成功發射的“月球”-17號探測器。
1970年11月10日，“月球”-17號由質子號運載火箭送入237×192千米、傾角51.6度的地球軌道，隨後月球17號從地球軌道轉移到奔月軌道，以實現蘇聯宣布的目標：月球17號探測器將攜帶全新的系統，對月球和近月空間進行持續的科學研究。這一簡單訊息意味著蘇聯將開始一項持續11個月的任務，而“月球”-17號肩負的任務遠遠重於以往任何月球探測器執行的任務。
“月球”-17號在許多方面與“月球”-16號非常相似，發射質量約5700千克，從結構上看，“月球”-17號分為兩個部份，即下降級和“月球車”-1號（Lunkhood-1）。其中，下降級實際上與月球16號的下降級相同。“月球”-17號在軟著陸之後，從下降級中將伸出條斜坡道，位於下降級上面的“月球車”-1號可以從兩個不同方向滑下月球表面。
從“月球”-17號的下降級基本上源於“月球”-16號來看，蘇聯在月球探測器的研製上儘可能實現探測器的標準化。事實上，這種下降級被用於所有第三代月球探測器，包括月壤樣品取樣返回探測器、月球車，以及重型月球軌道器。與“月球”-16號相比，由於攜帶“月球車”-1號，“月球”-17號下降級攜帶的儀器稍有變動，以安裝斜坡道。在實際飛行時，根據蘇聯的報導，“月球”-17號在著陸前，4個圓柱燃料箱在軌道下降發動機點火前的瞬間拋掉。
可移動的“月球車”-1號是一種自帶探測器的先進裝置，雖然它的外表容易使人將想起描述為放在輪子上的浴盆。月球車-1號約重756千克，高約1.35米，包括頂部的儀器艙在內長約2.15米。“月球車”-1號通過8個互相獨立、直徑51厘米、電驅動的輪子實現移動。“月球車”-1共有4對輪子，前排到後排的外緣距離2.216米，左右距離1.6米。輪子為輻輪並包裹著精細的金屬絲，以增力摩擦力，使月球車-1能夠向前後兩個方面機動。當一側的輪子轉速大於另一側的轉速時可以實現轉彎，也可通過兩側輪子向相反方向轉動實現轉彎。每個輪子都分別控制，輪子被絆住或失效時，只要有2個主動輪工作，“月球車”-1就可以行走。
“月球車”-1行走速度為100米/小，而且從月球往返地球需持續約5秒鐘，考慮到這些因素，蘇聯採取了幾種安全措施：如果“月球車”-1側傾或前後傾斜超過預定值時，專用感測器將使月球車停止移動，以防止月球車進入無法走出的坑穴。根據月球車的設計，“月球車”-1號能夠前後運動，這不僅使它能退出危險境地，而且即使下降級上的一個斜坡道被卡住，月球車仍可以利用另一坡道滑向月面。
為確定“月球車”-1的最大行走距離，並確定開始行走後它與下降級的相對位置，蘇聯在月球車-1的尾部還安裝了第9個輪子，用於向里程表和速度表提供信息。該輪可以根據需要升高或降低。每個輪子都有一個轉數計，必要時也可以用作里程表。但是主輪容易發生打滑，因此使用這種距離測量方法不能得到精確的數據。實際上，通過滑動和每個輪子的扭矩可以估算月壤的磨擦特性。“月球車”-1號的位置也可以通過它的電視攝像機拍攝的照片以及陀螺系統來確定，陀螺系統對月球車的每一次轉彎均會做出分析。
對指引月球車行走的地面控制人員來說，月球車上的電視系統尤為重要。安裝在月球車上的像眼睛一樣的鏡頭從月球車的前部向外突出出來。它攝取的圖像每數秒鐘向地球傳輸一幅，雖然質量不高，但能保證月球車的“駕駛員”避開障礙物，並朝向有興趣的目標移動；當月球車“猶豫”時，可使用月球車上4個解析度更高的系統，兩個攝像機安裝在月球車後兩側，一個可以在垂直平面進行360度掃描，另一個可在水平平面內進行180度掃描。這兩個相機比“月球”-9號和“月球”-13號使用的要小的多，它們不僅有助於導航，而且也用於月球表面全景分析。為得到高質量的圖像，需要更高的傳輸速率，使“月球車”-1號停下來並利用窄束天線進行發射。
月球車-1的任務不僅僅是在月面上行走並拍攝照片，其任務還包括更多的科學實驗。為確定月壤成份，“月球車”-1攜帶了X射線儀，其原理與“月球”-13號的相同。被稱為RIFMA的等離子螢光分析法的實驗，其原理是，“月球車”-1上的電漿輻射源照射月壤後，通過測量月壤中不同元素的放射性，來計算鋁、鈣、矽、鐵、鎂、鈦等的相對豐度。此外，RIFMA裝置的10個計數器也可探測由於太陽焰引起了輻射範圍。
月球車通過穿測器對月壤力學性質進行分析。“月球”-17號上的穿測器比月球13號的裝置精度高得多，通過測量月壤的阻力，記錄月壤的物理參數。
在“月球車”-1的前部，靠近2個電視攝像機之一，安裝了一個雷射反射器實驗設備。3.7千克的矽玻璃反射器由14個邊長為1厘米的三角形稜鏡組成，每個稜鏡發。
月球18號
隨著“月球車”-1壽命的終結，蘇聯開始發射準備發射“月球”-18號。1971年9月2日，“月球”-18號首先被送入242×186千米、傾角51.6度的低地球軌道，經過短暫的飛行之後（不足一周），運載火箭上面極點火，將“月球”-18號推入奔月軌道。這一旅程大約需要5天時間，9月4日和6日進行了軌道修正。9月7日“月球”-18號進行了制動，然後進入傾角35度、100千米高的環月球的圓軌道。
“月球”-18號在環月飛行4天后，進行了軌道調整，9月9日在環月飛行54天后，“月球”-18號制動發動機點火，開始大約5分鐘的下降過程。不幸的是，在“月球”-18號按程式計算著陸的一舜間，與地面失去了通信聯繫。顯然，“月球”-18號撞毀在3094N、560300E地形崎嶇的地區。蘇聯單間地宣布，“月球”-18號在一個複雜的環境著陸。
由於“月球”-18號過早地結束任務，因而只能傳回很少的科學數據。然而，在1975年召開的第十八屆COSPAR會議上，蘇聯科學家透露，“月球”-18號聯續波無線電高度計的數據分析，可能確定了月球表面深至0.5米處的介電常數，並由此可以確定月壤表面的密度為0.8±1.5克/厘米3。
月球19號
“月球”-18號撞毀的第17天（或月球車-1送回最後一條信息的時），蘇聯質子號火箭將“月球”-19號送入260×172千米、傾角51.6度的低地球軌道。蘇聯官方否認“月球”-19號攜帶自動返回裝置或月球車，這意味著“月球”-19號不但是一個先進的月球探測器，而且“月球”-19號將從軌道上進行科學考察活動，它似乎是“月球”-14號之後3年半以來第一次公開透露的蘇聯月球衛星。
根據推測，“月球”-19號重5900公斤，可能攜帶了一台“無輪的月球車”，用於進行月球軌道上的實驗。估計在月球軌道上有效載荷重1850-1950公斤，與“月球”-16、“月球”-17號的著陸重量相同。9月29日和10月1日進行軌道修正後，“月球”-19號在10月3日進入了傾角40035’、軌道高度140千米的圓軌道，運行一周約2小時1分鐘45秒，此後又變軌到135×127千米軌道，然後再通過變軌進入385×77千米。
“月球”-19號攜帶了多種科學裝置，進行多項科學實驗，任務之一是提供300-600S、200-800E的不平坦的山區區域的全景照片。這些照片用電視攝像掃描成像。另一項任務是使用伽馬射線頻譜儀測量月球表面的化學組分。
使用無線電高度測量計讀出410N、540E附近的數據，對這一點的表面性質，包括密度、介電常數、孔隙率進行了計算。測量了月球表面上空5-35千米高度處的電子密度。使用微隕石探測器測定了這種粒子的運動方向、質量、以及粒子的能量。“月球”-19號的磁力計測量了月球引起對地球磁場圈的擾動（干擾），以及對星際磁場圈的擾動。“月球”-19號還研究了月球重力場的形態與強度，以及聚質體（MASCONS）的位置。
大約在7972年10月3-20日，“月球”-19號在環月飛行4000圈、運行了一年後，結束了任務。與美國無人月球探測器不同，“月球”-19號沒有在“生命”結束時撞向月球。
月球20號
1972年2月14日，蘇聯成功地發射了“月球”-20號，以完成“月球”-18號未盡的任務，從月球上取回樣品。“月球”-20號首先被送入238×191千米、傾角51.5度的低地球軌道，經過短暫的飛行之後，開始4天半的旅程。2月15日進行了軌道修正。2月18日“月球”-20號進行了制動，然後進入傾角65度、100千米高的環月球的圓軌道。2月19日，進行變軌，進入高度為21千米的月球軌道，並準備著陸。
2月21日，“月球”-20號根據地面指令，啟動主發動機並工作267秒，探測器降再次低軌道高度，在距離月面760米（比“月球”-16號高160米）時，主發動機關機，2個小型發動機點火。在經過6分鐘的下降後，“月球”-20號安全著陸在3032’N、56033’E的地點，距離“月球”-18號撞毀處約1.8千米，距離“月球”-16號著陸處120千米。“月球”-20號是在月球的白天降落的，而“月球”-16號則是在月球夜晚降落的。著陸後，地面科學家迅速啟動了“月球”-20號的電視攝像機系統，尋找可能的鑽取月球樣品的地點。在選擇並確定了鑽采點後，鑽臂和旋轉鑽頭從它停放位置解鎖，鑽頭下降到月面，這一過程大約持續了12分鐘。“月球”-20號的鑽取設備與“月球”-16號的非常相似。鑽頭旋轉速度為500rpm，鑽頭可深鑽100-150毫米，但由於遇到堅難（tough）的鑽取備件,為防止鑽頭過熱，保護電路，鑽頭自動停止了工作。在鑽取工作完成後，取出樣品，舉起樣品並放入位於“月球”-20號頂端的返回艙內，在月壤和月岩放入艙內後，採用熱封方式密封返回艙。
“月球”-20號在月球表面一直停留到2月23日，這時攜帶返回艙的上升級點火升空，並迅速加速到2.7千米/sec，以返回地球。2月25日。大約在52000 千米處，返回艙與推進系統分離，然後進入（以與地平線呈30度的角度）大氣層。“月球”-20號返回艙先後打開牽引傘和主傘，最後在蘇聯本土著陸。
蘇聯對取回的“月球”-20號取回的月壤和月岩立刻開展了長期分析。西方對蘇聯取回的樣品仍存在一些疑問，包括取樣的深度與樣品的重量，大多數的分析推測，蘇聯把給出的“月球”-16號的取樣深度和樣品重量數據又用到了“月球”-20號。直到1976年，報導了樣品重量為50-100克，鑽取深度為33厘米，也可能鑽頭遭遇了堅硬的月岩，沒的按計畫取回全（足夠的）部樣品。
“月球”-20號取回的樣品與“月球”-16號的不同。“月球”-20號的樣品大多數為月岩顆粒，而“月球”-16號取回的是basalt（請查地質字典）。此外，“月球”-20號的無線電測高儀還測量了月壤的密度。
月球號探測器列表
名稱 | 發射日期 | 質量（kg） | 備註 |
暫無資料 | 發射93秒後，運載火箭爆炸 | ||
1958年10月11日 | 暫無資料 | 發射104秒後，運載火箭爆炸 | |
1958年12月4日 | 暫無資料 | 發射245秒後，運載火箭發動機失控 | |
361.3 | 1月4日近月飛過，成為第一顆人造行星 | ||
1959年6月18日 | 暫無資料 | 發射153秒後，運載火箭失控 | |
1959年9月12日 | 390.2 | 19月4日成為第一顆在月球表面硬著陸的探測器 | |
1959年10月4日 | 278.5 | 10月7日近月飛過，拍攝並傳回29張月球照片 | |
暫無資料 | 運載火箭第二級過早熄滅，探測器墜入大氣層 | ||
1960年4月19日 | 暫無資料 | 運載火箭助推器脫離芯級，引爆火箭，星箭俱毀 | |
暫無資料 | 探測器進入近地軌道，但未能轉入月球軌道 | ||
1963年2月3日 | 暫無資料 | 運載火箭出現故障，火箭及探測器墜入太平洋 | |
1963年4月2日 | 1422 | ||
暫無資料 | 暫無資料 | ||
1964年4月20日 | 暫無資料 | 暫無資料 | |
月球5C號 | 暫無資料 | 暫無資料 | |
1965年5月9日 | 1476（1474） | 5月12日在月球表面硬著陸，軟著陸失敗 | |
1965年6月8日 | 1440（1442） | 6月11日飛掠月球，成為人造行星，軟著陸失敗 | |
1965年10月4日 | 1504（1506） | 10月7日在月球表面硬著陸，軟著陸失敗 | |
1965年12月3日 | 1550（1552） | 12月6日在月球表面硬著陸，軟著陸失敗 | |
1538（1583） | 2月3日成為第一顆在月球表面軟著陸的探測器 | ||
1966年3月31日 | 1600 | 探測器成為第一個環繞月球的飛行器 | |
1966年8月24日 | 1640 | 探測器環繞月球工作到10月1日後電池耗盡 | |
1966年10月22日 | 1620 | 探測器環繞月球拍攝照片工作至1967年1月19日 | |
1966年12月21日 | 1620 | 12月24日在月球表面軟著陸，30日完成了探測 | |
暫無資料 | 暫無資料 | ||
1968年4月7日 | 1700 | 探測器環繞月球探測引力場，任務終止時間不詳 | |
暫無資料 | 暫無資料 | ||
月球15B號 | 1969年6月14日 | 暫無資料 | 暫無資料 |
1969年7月13日 | 5700~5800 | 7月21日在月球表面硬著陸，自動取樣任務失敗 | |
暫無資料 | 暫無資料 | ||
1970年9月12日 | 5600 | 第一個在月球上自動取樣並送回地球的探測器 | |
1970年11月10日 | 5700 | 11月17日在月球表面軟著陸，使用了月球車1號 | |
5600 | 9月11日在月球表面硬著陸，自動取樣任務失敗 | ||
1971年9月28日 | 5600~5900 | 探測器環繞月球工作到1972年10月20日 | |
5600 | 第二個在月球上自動取樣並送回地球的探測器 | ||
5600 | 1月15日在月球表面軟著陸，使用了月球車2號 | ||
5700 | 探測器環繞月球工作了521天 | ||
1974年10月28日 | 5600 | 軟著陸時出現故障 | |
暫無資料 | 暫無資料 | ||
5700 | 第三個在月球上自動取樣並送回地球的探測器 |
