Sondy Lunar Orbiter

Súčasne s programom Surveyor prebiehal aj projekt Lunar Orbiter, zahrňujúci vypustenie piatich družíc Mesiaca s cieľom zmapovať pás o šírke 10° okolo rovníka Mesiaca s rozlišovacou schopnosťou 1 m. Výsledky mali pomôcť pri spresnení miest pristátia v programoch Surveyor a predovšetkým Apollo. Družica Lunar Orbiter bola vo svojej podstate “lietajúcou kamerou” a pri celkovej hmotnosti 386 - 390 kg ju mohla dopraviť nosná raketa Atlas Agena namiesto oveľa drahšej rakety Atlas Centaurus. Základom konštrukcie lunárnej družice bolo pretlakové púzdro, v ktorom bola fotografická aparatúra so širokoúhlym objektívom a s teleobjektívom. Na špeciálny čiernobiely letecký film s vysokou rozlišovacou schopnosťou bolo možné zaznamenať až 212 párových záberov a film sa počas expozície mierne pohyboval, aby sa predišlo “rozmazaniu” záberov pôsobením vysokej rýchlosti družice na obežnej dráhe vzhľadom na povrch ubiehajúci pod ňou pri nízkom prelete na každom obehu. Pri nasledujúcom obehu sa film v špeciálnom zariadení vyvolal a hotové snímky sa ďalej rozkladali pomocou tenkého svetelného lúča, aby sa vyslali na Zem. Postup bol veľmi komplikovaný a vychádzal z techniky, ktorá sa vtedy používala pri vojenských prieskumných družiaciach. Rozlišovacia schopnosť televíznych kamier použitých pri sondách typu Surveyor bola priveľmi nízka.

Štartoval 10. augusta 1966 a k Mesiacu dorazil i napriek problémom so stabilizáciou (detektor hviezdy Canopus zaznamenával svetlo odrazené od konštrukcie sondy) dňa 14. augusta. Na základnú parkovaciu dráhu ho naviedli vo výške 189 - 1868 km, ktorá sa postupne upravovala až na konečných 58 - 1840 km, aby bolo možné získať čo najpodrobnejšie snímky. Zariadenie, ktoré malo vyrovnávať vplyv pohybu družice na ostrosť snímok pri snímaní teleobjektívom, však sklamalo. Zábery urobené širokouhlov optikou boli však vynikajúce (podarilo sa rozlíšiť detaily až 15 m, na dráhe s výškou menšou ako 58 km to boli detaily až 4,5 m). Pokryli deväť miest, ktoré sa plánovali ako pristávacie oblasti pre chystané lety lodí Apollo (vždy najmenej 16 stereosnímok). Takisto sa získali prvé veľmi kvalitné snímkyodvrátenej strany Mesiaca. No presné vysvetlenie hlavného a celkom nečakaného objavu, ktorý družica urobila, vyžadovalo ešte nejaký čas. Ukázalo sa totiž, že obehy družice ovplyvňovala nepravidelná štruktúra gravitačného poľa Mesiaca, pripomínajúca “zhluky”, čo spôsobovali lávou vyplnené plochy morí na privrátenej strane Mesiaca (“mascon” čiže mass concentration - koncentrácia hmoty hmoty v hĺbke asi 30 m pod mesačným povrchom).Po vyčerpaní zásob plynu v systéme orientácie a stabilizácie a po spotrebovaní filmu 29. októbra naviedli Lunar Orbiter 1 zapálením motora proti mesačnému povrchu, aby sa zničil nárazom. Takto jeho rádiové signáli nerušili ďalšie družice.

Ukončili hľadanie vhodných pristávacích miest pre Apollo. Snímky, ktoré sonda urobila, zaberali takmer 15 miliónov km mesačného povrchu a na jednej snímke z Lunar Orbiter 3 bola zachytená aj sonda Surveyor 1, ktorá na Mesiaci pristála 2. júna 1966. Zostávajúce dve družice s poradovými číslami 4 a 5 sa využili na ďalšie vedecké výskumy. Obe boli navedené takmer na polárne dráhy, čo zaručovalo, že sa zmapuje takmer 75% privrátenej a 99% odvrátenej strany Mesiaca. Pozornosť sondy Lunar Orbiter 5 sa pritom sústredila predovšetkým na odvrátenú stranu.

Otvorila sa cesta pilotovaným výpravám s kozmonautmi. K Mesiacu sa priblížili aj družice Lunar Explorer. Neboli určené na skúmanie Mesiaca a využívali ich iba na odtienenie rušivého vplyvu Zeme, prípadne na navedenie do vedecky zaujímavých oblastí v priestore okolo Zeme. Prvý pokus s družicou Lunar Explorer 33 v roku 1966 sa nepodaril, družica zostala na pretiahnutej eliptickej dráhe okolo Zeme. Nasledovalo vypustenie družice Lunar Explorer 35 (štart 19. júla 1967), ktorú úspešne naviedli na dráhu vo výške 800 - 7692 km a ktorá skúmala slnečný vietor, medziplanetárne magnetické polia a ich interakcie s atmosférou Zeme a s Mesiacom. Od letu sondy Surveyor (štart 7. januára 1968) už k Mesiacu v podstate neletelo veľa nových sond. Výnimkou boli napríklad dve malé družice, vypustené z CSM lodí Apollo 15 a Apollo 16 na obežnej dráhe okolo Mesiaca v rokoch 1971 - 1972, ako aj rádioastronomická družica Lunar Explorer 49 (štart 10. júna 1973), ktorá opäť využila Mesiac na odtienenie rušivého žiarenia Zeme a skúmala predovšezkým dvoma anténami tvaru V (po rozvinutí meralo jedno rameno 228 m) galaktický a slnečný rádiový šum na veľmi nízkych frekvenciách. V ďalších letoch veda trpela značným nezáujmom, pretože Americký kozmický program sa obrátil k iným nebeským telesám. Negatívne zapôsobilo úsilie odporcov ďalšieho pokračovania programu Apollo, keď veľkú rolu zohrali i nepriaznivé nálady americkej verejnosti. Pôvodne sa počítalo, že na program družice Lunar Orbiter nadviažu výskumy s polárnou družicou, určenou na mapovanie lunárnych zdrojov. Financovanie tohto projektu však bolo v priebeho 80. rokov zastavené.