СССР приступил к исследованию Луны и окололунного пространства с помощью беспилотных космических аппаратов в середине XX века. 14 сентября 1959 года автоматическая межпланетная станция (АМС) "Луна-2" впервые в истории достигла поверхности Луны, а благодаря успеху миссии "Луны-3" были впервые получены изображения обратной стороны Луны. Наконец, 3 февраля 1966 года впервые в истории была осуществлена мягкая посадка космического аппарата на Луну. Советская автоматическая лунная станция "Луна-9" прилунилась в Океане Бурь и в течение трех дней передавала на Землю телевизионные изображения лунного ландшафта. Эти данные предоставили ценный материал для исследования микроструктуры поверхности Луны. "Луна-9" стала первым аппаратом, подготовленным в КБ им. Лавочкина, куда работа была передана из ОКБ-1 по инициативе Сергея Королева. Сам знаменитый конструктор так и не увидел мягкую посадку на Луну, о чем долго мечтал, - он умер за три недели до эпохального события. "Луна-9" предоставила ученым много новой информации о поверхности Луны. В повестку встал вопрос об изучении окололунного пространства с помощью орбитальных спутников. С этой целью в КБ им. Лавочкина разработали аппарат "Луна-10". 31 марта 1966 года с космодрома Байконур была запущена ракета-носитель "Молния-М". Она вывела станцию на траекторию полета к Луне. "Луна-10" должна была продолжить программу по освоению естественного спутника Земли, и сама стать ее спутником. Главной задачей полета было закрепиться на орбите Луны, исследовать окололунное пространство, а также химический состав ее поверхности на видимой и обратной стороне. В те дни в Кремле проходил XXIII съезд КПСС, на котором для Леонида Брежнева был восстановлен пост генерального секретаря ЦК. За полетом в СССР следили с особым вниманием. АМС "Луна-10" была сконструирована на базе своей предшественницы "Луны-9" и состояла из двух основных частей: двигательной установки с отсеками для размещения аппаратуры астроориентации и управления полетом и искусственного спутника Луны, который отделялся после выхода на окололунную орбиту. Сам спутник "Луна-10" представлял собой герметичный контейнер, в котором было установлено научное оборудование: телеметрическая система, программно-временные устройства, аппаратура для исследования Луны и окололунного пространства, система терморегулирования, источники питания. При старте с промежуточной орбиты искусственного спутника Земли разгонный блок обеспечил автоматической станции скорость около 10,9 км/с. При такой начальной скорости время полета до Луны составило немногим меньше трех с половиной суток. При входе в сферу действия Луны станция имела скорость около 1 км/с по отношению к Луне. Для вывода станции на заданную окололунную орбиту была произведена коррекция траектории. В результате этого "Луна-10" вышла на пролетную траекторию, проходящую на заданном расстоянии от поверхности Луны. После вывода станции на орбиту искусственного спутника Земли она была переведена на траекторию полета к Луне. В результате коррекции, проведенной 1 апреля, скорость движения станции изменилась в нужном направлении на необходимую величину. Наземные измерения и расчеты показали, что траектория после коррекции практически проходит через расчетную точку. И только после этого были определены исходные данные для проведения торможения с целью перевода станции на орбиту спутника Луны. Перед этим примерно на расстоянии 8 тыс. км от поверхности Луны станция была ориентирована таким образом, чтобы в момент торможения около Луны сопло двигателя было направлено против движения. 3 апреля 1966 года, в 21 час 44 минуты по московскому времени, автоматическая станция "Луна-10" была выведена на окололунную орбиту и стала первым в мире искусственным спутником Луны. Через 20 секунд после выключения тормозного двигателя система управления выдала сигнал на отделение искусственного спутника Луны от двигательной установки и отсеков системы управления. Затем начался первый сеанс радиосвязи с искусственным спутником Луны. Выяснилось, что аппаратура спутника работает нормально, и он продолжает свой полет по программе. "Запуск станции "Луна-10" на окололунную орбиту – выдающееся историческое событие, - отмечал советский астроном Дмитрий Мартынов, в то время – директор Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга. – Нужно сказать, что с технической точки зрения создание искусственного спутника Луны – необычайно сложная задача. Хотя мы уже привыкли к тому, что "космическая точность" стала поистине эталоном, в этом эксперименте были побиты рекорды точности. Ведь станции в строго заданный момент времени необходимо было придать определенную скорость и направление, чтобы она была "захвачена" Луной и стала ее спутником. Этот маневр был выполнен блестяще". 4 апреля 1966 года участники XXIII съезда КПСС, в том числе Юрий Гагарин, встретили овациями известие об очередном триумфе советской космонавтики. Прямо с орбиты Луны спутник транслировал мелодию "Интернационала", которую делегаты слушали стоя. "Вывод объекта на орбиту спутника Луны говорит о могуществе человеческого разума. Станция "Луна-10", созданная советскими учеными, инженерами и рабочими, вращается вокруг Луны с периодом обращения 3 часа, с периселением около 350 км и апоселением – около 1000 км. Таким образом, стало реальностью создание спутников у небесных тел по воле человека", - констатировал академик АН СССР Александр Имшенецкий. Наблюдение за полетом искусственного спутника Луны и измерение параметров его орбиты производились центром дальней космической радиосвязи. Пока "Луна-10" вращалась на орбите, ученые напрямую получали данные о поверхности Луны и окололунном пространстве. По характеру отраженного гамма-излучения они узнали общий химический состав и тип пород, залегающих на лунной поверхности. Аппарат передал данные о напряженности лунного магнитного поля и отсутствии радиационных поясов на ее орбите. Анализируя траекторию аппарата, ученые впервые обнаружили аномалии гравитационного поля Луны: в некоторых ее областях притяжение было сильнее, чем в других. Пролетая над ними, аппарат ускорялся, что отображалось на траектории его движения. Кроме того, были получены данные о плотности метеоров в пространстве на орбите. "Луна-10" активно работала 56 суток, совершив 460 витков вокруг Луны и пролетев около 7 млн км. За это время было осуществлено 219 сеансов радиосвязи. 29 мая 1966 года "Луна-10" упала на поверхность Луны. Исследования были продолжены следующими аппаратами программы "Луна".
