В первой половине XX в. Луну продолжали активно исследовать при помощи спектрального анализа и поляриметрии. В Советском Союзе — в Москве, Харькове и Горьком (Н. Новгороде) — возникли научные коллективы, занятые изучением Луны. В 1940-е и 50-е гг., когда рождалась радиоастрономия, одним из первых ее объектов стала Луна. В 1946 г. от Луны впервые было принято радио-эхо; по времени прохождения сигнала от Земли к Луне и обратно с небывалой точностью было измерено расстояние до Луны. Сейчас радарное и лазерное зондирование Луны позволяет определять расстояние до нее с ошибкой не более нескольких сантиметров.
Помимо исследования отраженных Луной сигналов радиоастрономы обнаружили и собственное радиоизлучение нашего спутника. По особенностям этого излучения нижегородский радиоастроном B.C. Троицкий (1913—1996) установил, что на лунной поверхности нет многометрового слоя пыли, который предсказывали некоторые астрономы. Это было важно, так как создатели космической техники опасались, что лунная пыль помешает посадке и работе на поверхности Луны автоматических аппаратов и космонавтов. Близилась эра прямого изучения объектов Солнечной системы. Сколь ни были значительны добытые астрономами сведения о Луне, они меркнут перед результатами космических экспедиций.
Первыми «полеты» в космос совершили фантасты, пользуясь экзотическими способами передвижения: упряжкой из птиц, испаряющейся росой, воздушным шаром, ураганом, самодельными крыльями и орудийным снарядом. А герой Сирано де Бержерака смог долететь до Луны, подбрасывая магнит, притягивающий его железный экипаж. Английский поэт-романтик Байрон в «Дон Жуане» заметил: «И верно мы к Луне когда-нибудь благодаря парам проложим путь». Иоганн Кеплер в научно-фантастическом очерке «Сон, или последнее сочинение по лунной астрономии» так описывал полеты демонов к Луне: «Мы, демоны, подгоняем тела усилием воли и затем движемся перед ними для того, чтобы никто не ушибся при слишком сильном толчке о Луну».
Полеты к Луне стали реальностью только с появлением реактивной техники. Космический период исследований Луны начался 2 января 1959 г., когда в сторону Луны был успешно запущен советский зонд «Луна-1», прошедший на расстоянии 6000 км. от ее поверхности. Впервые «Луна-2» достигла поверхности нашего естественного спутника 14 сентября 1959 г. Важнейшей задачей первых полетов было фотографирование обратной стороны Луны. Эта задача была решена быстро: советские «Луна-3» (1959 г.) и «Зонд-3» (1965 г.) передали снимки загадочной стороны Луны. К удивлению ученых, оказалось, что на скрытой от землян стороне лунного шара намного меньше морей, чем на видимой стороне.
В середине 1960-х гг. изображения Луны с близкого расстояния передали американские аппараты серии «Рейнджер», которые без торможения врезались в ее поверхность (тогда это называли «жесткой посадкой»), но при этом все же успевали передать изображения стремительно приближающейся лунной поверхности с разрешением до 30 см.
Мягкую посадку на Луну отрабатывали советские зонды «Луна-5, -6, -7, и -8». Первая успешная мягкая посадка на Луну удалась советскому аппарату «Луна-9» в феврале 1966 г. Именно тогда люди впервые увидели панораму лунной поверхности. Это произвело колоссальное впечатление во всем мире. Несколько месяцев спустя на орбиту вокруг Луны вывели ее первые искусственные спутники — «Луна-10» и «Лунар Орбитер-1». В те годы объем научной информации о Луне стремительно рос, поскольку развернулась настоящая гонка между двумя сверхдержавами — СССР и США — за честь первыми ступить на поверхность Луны. В конце 1960-х на Луну ежегодно отправляли 5—10 космических аппаратов! Шаг за шагом инженеры приближались к поставленной цели.
| 2 января 1959 | «Луна-1» | СССР. | Первый полет к другому небесному телу. Прошел на расстоянии 5—6 тыс. км от Луны. |
| 12 сентября 1959 | «Луна-2» | СССР. | Впервые достигнута (14.9.1959) поверхность Луны (жестко). Установлено отсутствие у Луны радиационных поясов и магнитного поля. |
| 4 октября 1959 | «Луна-3» | СССР. | Получены первые фотографии обратной стороны Луны. |
| 28 июля 1964 | «Рейнджер-7» | США. | В процессе падения на Луну (31.7.1964) передано 4300 телеснимков поверхности. |
| 18 июля 1965 | «Зонд-З» | СССР. | Сфотографирована большая часть обратной стороны Луны, не охваченная «Луной-3». |
| 31 января 1966 | «Луна-9» | СССР. | Первая мягкая посадка на Луну (3.2.1966). Телепанорама поверхности. |
| 31 марта 1966 | «Луна-10» | СССР. | Первый искусственный спутник Луны. |
| 30 мая 1966 | «Сервейер-1» | США. | Первая управляемая посадка на Луну. |
| 1966—1967 | «Лунар Орбитер-1…-5» | США. | Детальное изучение и съемка Луны с орбиты ее искусственного спутника. |
| 17 апреля 1967 | «Сервейер-3» | США. | Анализ лунного грунта. |
| 15 сентября 1968 | «Зонд-5» | СССР. | Облет Луны с возвращением на Землю. |
| 12 сентября 1970 | «Луна-16» | СССР. | Лунный грунт доставлен на Землю. |
| 10 ноября 1970 | «Луна-17» | СССР. | На Луну доставлена (17.11.1970) самоходная лаборатория «Луноход-1», проработавшая около 11 месяцев и прошедшая путь в 10,5 км. |
| 14 февраля 1972 | «Луна-20» | СССР. | Впервые доставлены на Землю образцы грунта из горного района Луны. |
| 8 января 1973 | «Луна-21» | СССР. | На Луну доставлен (15.1.1973) «Луноход-2», прошедший за 5 лунных дней 37 км вблизи кратера Лемонье (на востоке Моря Ясности). |
| 25 января 1994 | «Клементина» | США. | Исследование Луны с полярной орбиты. Завершились 5 мая 1994 г. уходом с орбиты. |
| 7 января 1998 | «Лунар Проспектор» | США. | Исследования Луны с полярной орбиты. Падение (31.07.1999) в районе южного полюса. |
| 27 сентября 2003 | «Смарт-1» | Европа. | Съемка в разных диапазонах спектра для изучения химсостава поверхности. Упал на Луну 3 сентября 2006 г. |
В 1968 г. был совершен облет Луны и возвращение космического аппарата на Землю (сначала без экипажа, а затем и с людьми на борту). Венцом американского плана исследований Луны стала реализация грандиозной программы «Аполлон». 20 июля 1969 г. состоялась посадка на Луну пилотируемого модуля космического корабля «Аполлон-11»: человек впервые ступил на поверхность иного небесного тела! С 1968 по 1972 гг. на Луне успешно побывало шесть экспедиций, и лишь одна оказалась неудачной («Аполлон-13»), хотя и ее экипаж благополучно вернулся на Землю. В общей сложности было доставлено 2196 образцов лунного грунта общей массой 382 кг.
| Пилотируемые полеты по программе «Аполлон» (NASA,США) | ||
|---|---|---|
| «Аполлон-7». Вокруг Земли 11—21 октября 1968 г. | Уолтер Ширра, Уолтер Каннингем, Донн Эйзел. | Совершил 163 витка вокруг Земли. Маневрировал на орбите и сближался с последней ступенью ракеты-носителя. |
| «Аполлон-8». Полет к Луне 21—27 декабря 1968 г. | Фрэнк Борман, Уильям Андерс, Джеймс Ловелл. | Первый пилотируемый полет по маршруту Земля-Луна-Земля. Совершил 10 оборотов вокруг Луны. |
| «Аполлон-9». Вокруг Земли 3—13 марта 1969 г. | Джеймс Макдивитт,Рассел Швейкарт, Дейвид Скотт. | Перестроение отсеков на околоземной орбите. Автономный полет лунного модуля с двумя астронавтами. Выход в космос в лунном скафандре. |
| «Аполлон-10». Вокруг Луны 18—26 мая 1969 г. | Томас Стаффорд, Юджин Сернан, Джон Янг. | Совершен 31 оборот вокруг Луны. Отделение лунного модуля с имитацией посадки, но без касания поверхности Луны. Первая цветная телепередача из космоса. |
| «Аполлон-11». Посадка на Луну16—24 июля 1969г. | Нил Армстронг, Эдвин Олдрин, Майкл Коллинз. | Первая высадка на Луну 20 июля 1969 г. в Море Спокойствия. Пробыли на Луне 22 ч., совершив один выход на поверхность длительностью 2,5 ч. Удалялись на 30 м. Доставили 22 кг. грунта. |
| «Аполлон-12». Посадка на Луну14—24 ноября 1969 г. | Чарлз Конрад, Алан Бин, Ричард Гордон. | Посадка в Океане Бурь, рядом с «Сервейером-3». Пробыли на Луне 31,5 ч, вне корабля 7,8 ч., удаляясь на 450 м. Установили сейсмометры и др. приборы. Доставили 34 кг. грунта. |
| «Аполлон-13». Планировалась посадка на Луну11—17 апреля 1970 г. | Джеймс Ловелл, Фред Хейс, Джон Суиджерт. | В связи с аварией на корабле (взрыв баллона с кислородом для топливных элементов электропитания) посадку на Луну отменили. Совершив облет Луны, вернулся на Землю. |
| «Аполлон-14». Посадка на Луну 31 января—9 февр. 1971 г. | Алан Шепард, Эдгар Митчелл, Стюарт Руса. | Посадка у кратера Фра Мауро. Пробыв 33,5 ч., совершили два выхода (9,5 ч.). Использовали ручную тележку. Доставили 42 кг. грунта. |
| «Аполлон-15». Посадка на Луну 26 июля—7 августа 1971 г. | Дейвид Скотт, Джеймс Ирвин, Алфред Уорден. | Посадка в районе Хэдли-Апеннины. За 67 ч. три выхода (18,5 ч). Проехали 27 км. на ровере, удаляясь на 5 км. Доставили 77 кг. грунта, поднятого ручным буром с глубины до 2,7 м. |
| «Аполлон-16». Посадка на Луну 16—27 апреля 1972 г. | Джон Янг,Чарлз Дьюк, Томас Маттингли. |