Loena 3

Deze cilindervormige maansonde had bolvormige uiteinden en een brede flens op het bovenstuk. Loena 3 had een hoogte van 1,30 m, een diameter van 0,95 m (1,20 m bij de flens) en een gewicht van 278,5 kg. Het vaartuig was hermetisch afgesloten en stond onder een interne druk van 0,23 atm. Jaloezieën aan boord klapten open bij 25° C, waardoor een warmte-uitstralend oppervlak blootlag. Zonnecellen aangebracht op de buitenkant laadden de accu's op. Loena 3 beschikte over zes antennes: twee onder en vier boven. Foto-elektrische cellen gericht op zon en maan hielden het toestel in de juiste positie.

De bovenkant herbergde de camera's, andere wetenschappelijke instrumenten waren aan de buitenkant bevestigd. Het betrof detectors voor kosmische straling en opsporen van micrometeorieten. De raketjes voor de standregeling bevonden zich aan de onderkant, deze maansonde kon echter geen koerswijzigingen doorvoeren. De ruimtevaarttechniek moest zich eerst verder ontwikkelen. Deze vroege verkenners vormden slechts prototypen en iedere missie die lukte was meegenomen, doch het ging vaak fout. Binnenin bevonden zich verder ventilatoren om de temperatuur constant te houden, gyroscopen voor standregeling, radio-ontvangers en zenders en apparatuur voor het ontwikkelen van foto's. Voor stabilisatie draaide dit vaartuig om zijn as.

Het opnamesysteem, genaamd Jenisej-2, bestond uit twee lenzen, een automatisch filmontwikkelsysteem en een scanner. De ene lens had een brandpuntsafstand van 200 mm en maakte opnamen van de gehele maan; de ander met een brandpuntsafstand van 500 mm fotografeerde gedeelten van de maanschijf. Wanneer de foto-elektrische cel de maan opmerkte kantelde het vaartuig in de gewenste stand, gingen de lenskappen open en startten de opnamen automatisch. De aanwezige, temperatuur- en stralingsbestendige, 35mm-film was voldoende voor het maken van 40 opnamen. Na het maken van de foto's werden deze ontwikkeld, gefixeerd en gedroogd. Vervolgens tastte een scanner op instructie van de Aarde de film af via een lichtbron, zette de gemeten lichtsterkte op (een stuk van) de foto om in een elektrisch signaal en seinde dit over naar de Aarde. Het oplossend vermogen bedroeg 1000 beeldlijnen. Op korte afstand van de Aarde seinde Loena 3 de gemaakte opnamen relatief snel over, op langere afstand nam dit meer tijd in beslag.

De Loena 3 werd gelanceerd op 4 oktober 1959 vanaf Tjoeratam, Bajkonoer met behulp van een SS-6 Sapwood draagraket. De Russen lanceerden deze maanverkenner exact twee jaar na de legendarische vlucht van hun Spoetnik 1. Het lanceermoment was met opzet dusdanig gepland, dat tijdens passage van de maan bijna diens gehele achterkant door de zon zou worden beschenen; de kwaliteit van de toenmalige ruimtecamera's was ronduit slecht. Boven de Noordpool schakelde de vluchtleiding bij het bereiken van de gewenste snelheid de motor van de laatste rakettrap uit. Hun verkenner zat in een langgerekte elliptische baan met een laagste punt van 40.300 km, een hoogste punt van 476.500 km (dus ver achter de maan) met een omlooptijd van 22.700 minuten.

Niet alles liep zoals verwacht. De temperatuur aan boord liep gevaarlijk op, bovendien was het radiosignaal maar half zo sterk als verwacht. Om erger te voorkomen, wijzigde de vluchtleiding de rotatie-as en schakelde tevens diverse apparatuur uit. Dit had slechts gedeeltelijk het gewenste effect. De sonde rapporteerde dat hij afkoelde van 40°C naar 30°C.

Op een afstand tussen 60.000 en 70.000 km van de maan stopte de sonde met roteren en activeerde zijn standregelsysteem, terwijl de onderkant zich op de zon richtte die nu de achterkant van de maan bescheen. Op 6 oktober 1959 om 14:16 uur UTC schreef Loena 3 geschiedenis toen hij op een afstand van 6200 km de maan langs de zuidpool passeerde, op weg naar diens nog immer onbekende achterkant. Op 7 oktober om 3.30 UTC registreerde de foto-elektrische cel de zonverlichte achterzijde van het maanoppervlak en startte de fotosessie. De eerste foto werd genomen op een afstand van 63.500 km en de laatste 40 minuten later op een afstand van 66.700 km. In totaal werden er 29 opnamen gemaakt, waarvan 30% van de voorkant en 70% van de achterkant. Door bekende details op het voorste maanoppervlak te vergelijken met de nieuwe afbeeldingen, plakten de deskundigen de nieuw verkregen beelden aan reeds bekende maankaarten. Het zwaartekrachtveld van de maan zwierde de Loena 3 vervolgens rond de maan terug richting Aarde. De opgeslagen foto's werden pas op 8 oktober overgeseind, toen Loena 3 weer roterend terugvloog richting Aarde en de maan dit keer over de noordpool passeerde. Tijdens zijn nadering stond hij hoog aan de noordelijke hemel en vormde zodoende een ideaal doelwit voor de Russische grondstations. De intentie was om elke opname meermaals af tasten, met iedere keer een sterker signaal (met minder ruis en dus beter zichtbare details) omdat het ruimtevaartuig steeds dichterbij kwam. In eerste instantie mislukte dit, op een afstand van 470.000 km. Echter op 18 oktober had de vluchtleiding vanaf kortere afstand 17, zij het onduidelijke, opnamen ontvangen. Desalniettemin beschouwden vriend en vijand deze pioniersvlucht als geslaagd en men publiceerde een aanvullende maanatlas die ± 30 afbeeldingen omvatte. Maria zijn op de achterkant amper aanwezig; deze zijde van de maan vertoont aanmerkelijk meer kraters.

Verder ontdekten de gezamenlijke vluchten van Loena 1, 2 en 3 en de Amerikaanse Pioneer 4 een grotendeels onverwacht verschijnsel: het bestaan van de zonnewind.

Deze zeer geslaagde missie eindigde op 22 oktober 1959, toen het radiocontact verloren ging. Het precieze tijdstip van terugkeer in de dampkring was waarschijnlijk in maart of april 1960, met als meest plausibele datum 20 april 1960. Tevens bestaat de mogelijkheid dat deze pionier pas na 1962 terugviel en verbrandde.

• Bouwtekening van Loena 3 op SvenGrahn, geraadpleegd op 14 mei 2014
• Foto's van Loena 3 op NSSDC, geraadpleegd op 9 mei 2014