Primele misiuni robotice
În urma lansării în 1957 a satelitului Sputnik al U.R.S.S., prima navă spațială care a orbitat în jurul Pământului, a devenit evident că următorul obiectiv major al programelor spațiale sovietice și americane va fi Luna (vezi explorarea spațială). Statele Unite au pregătit și lansat rapid câteva sonde lunare robotizate, dintre care majoritatea au eșuat și niciuna nu a ajuns pe Lună. Uniunea Sovietică a avut mai mult succes, reușind, în 1959, prima evadare din gravitația terestră cu Luna 1, primul impact pe suprafața lunară cu Luna 2 și primul studiu fotografic al părții îndepărtate a Lunii cu Luna 3. După înființarea Administrației Naționale pentru Aeronautică și Spațiu (NASA) în 1958, programul american a devenit mai ambițios din punct de vedere tehnic și mai orientat spre știință. Investigațiile inițiale ale navelor spațiale au fost orientate spre studierea caracterului fundamental al Lunii ca corp planetar prin intermediul observațiilor seismice, al spectrometriei cu raze gamma și al imaginilor de aproape. Oamenii de știință credeau că până și datele seismice limitate ar putea oferi indicii pentru a rezolva întrebarea dacă Luna era un corp primitiv, nediferențiat sau unul care a fost încălzit și modificat prin procese fizice și chimice precum cele de pe Pământ. Măsurătorile cu raze gamma ar completa rezultatele seismice, arătând dacă interiorul Lunii avea suficientă radioactivitate pentru a servi drept motor termic activ, și ar oferi, de asemenea, unele informații despre compoziția chimică a suprafeței lunare. Imagistica ar dezvălui caracteristici prea mici pentru a fi văzute de pe Pământ, oferind poate informații despre procesele de la suprafața lunară și stârnind, de asemenea, interesul publicului.
NASA/Goddard Space Flight Center
Printre cele nouă misiuni americane Ranger lansate între 1961 și 1965, Ranger 4 (1962) a devenit prima navă spațială americană care a lovit Luna. Cu toate acestea, doar ultimele trei nave au evitat defecțiunile molipsitoare care au limitat sau au încheiat prematur misiunile predecesorilor lor. Ranger 7 (1964) a returnat mii de imagini de televiziune excelente înainte de a se lovi așa cum fusese proiectată, iar Rangers 8 și 9 (ambele din 1965) au urmat cu succes. Locul de impact al lui Ranger 7 a fost numit Mare Cognitum pentru noile cunoștințe dobândite, un exemplu major fiind descoperirea faptului că până și micile caracteristici lunare au fost în mare parte subjugate de impacturile neîncetate ale meteoriților.
După o serie de eșecuri la mijlocul anilor 1960, Uniunea Sovietică a obținut câteva realizări notabile: prima aterizare lină cu succes cu Luna 9 și prima orbită lunară cu Luna 10, ambele în 1966. Imaginile de pe Luna 9 au dezvăluit natura moale și accidentată a regolitului și, deoarece capsula de aterizare nu s-a scufundat la vedere, au confirmat rezistența aproximativă a acesteia. Datele cu raze gamma de la Luna 10 au sugerat o compoziție bazaltică pentru regiunile apropiate. În 1965, misiunea sovietică de survolare desemnată Zond 3 a returnat imagini bune ale părții îndepărtate a Lunii.
Agenția de presă Novosti
La mijlocul anilor 1960, Statele Unite au efectuat propriile misiuni de aterizare lină și misiuni orbitale. În 1966, Surveyor 1 a aterizat pe Lună și a returnat imagini panoramice de televiziune. Între 1966 și 1968 au urmat alte șase Surveyors, cu două eșecuri; acestea au furnizat nu numai imagini detaliate de televiziune ale peisajului lunar, ci și primele date chimice despre solul lunar și primele informații de mecanică a solului care arată proprietățile mecanice ale primilor câțiva centimetri de regolit. De asemenea, în perioada 1966-67, cinci nave americane Lunar Orbiters au realizat studii fotografice ale celei mai mari părți a suprafeței lunare, furnizând cartografia esențială pentru planificarea misiunilor Apollo.
NASA
.