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1959年1月2日，苏联的“月球”1号探测器首次飞越月球。它是一个直径约1米的球形物体，重约147千克。在距月球表面5029千米至7041千米的地方飞过，测量了月球磁场、宇宙射线的强度与变化，研究了太阳微粒辐射、星际气体成分和流星粒子，制造了人造慧星并拍摄了照片。“月球”1号上的无线电设备工作60小时后停止向地面发送信息，同年9月26日进入日心轨道飞行。
苏联在此后12年间一共发射了24个月球探测器。1959年9月12日发射的“月球”2号，成为世界上第一个击中月球表面的人造物体，发现月球没有显著的磁场，也没有辐射带。同年10月4日发射的“月球”3号拍摄到了世界上第一组月球背面的照片，“月球”3号绕月运行15圈后，于1960年5月20日重返大气层时烧毁。
月球在地球的引力之下运动。人类的飞行器要飞出地球，第一步就是飞到月球上去进行考察。飞向月球时脱离地球的飞行速度不至每秒4.1千米。在距地球大约34万千米的地方，地球和月球的引力相平衡，此时月球探测器运行的速度特别慢；过了引力平衡点，在月球引力的作用下，探测器速度加快。按照这种飞行方式，从地球飞到月球大约需要3至4昼夜的时间。
1966年1月31日发射的“月球”9号，是世界上最先在月球软着陆的探测器，它于2月3日在月面的风暴洋区着陆，用自带的电视摄像机对月球扫描，将照片传回地球。同年3月31日发射的“月球”10号，成为世界上第一颗人造月球卫星。它重1600千克，在近月点350千米。远月点1017千米的环月轨道上运行，长时间对月球和近月空间进行全面的观测考察。
1970年9月12日，苏联又发射了“月球”16号探测器，它能自动挖取月球表面的样品带回地球，它重1861千克，于9月20日在月球的丰富海地区降落，自动钻采了0.12千克月岩样品，装入回收舱的密封容器。21日，“月球”16号利用自身所携带的月球—地球火箭，以每秒返回之种。24日回到地球。
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