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月面着陸とは、有人または無人宇宙船が月面に到達することである。人類が作った物体で初めて月に触れたのは1959年のルナ2号[ 3 ]であり、有人月面着陸を成し遂げた最初のミッションは1969年のアポロ11号である[ 4 ]。
1969年から1972年の間に6回の有人着陸と多数の無人着陸が行われた。月への有人ミッションはすべてアポロ計画によって実施され、最後のミッションは1972年12月に出発した。 1976年のルナ24号以降、2013年の嫦娥3号まで、月面への軟着陸（大きな損傷のない着陸）はなかった。2019年に嫦娥4号が月の裏側に着陸するまで、すべての軟着陸は月の表側で行われた。[ 5 ]
6つの政府宇宙機関、インターコスモス、NASA、CNSA、ISRO、JAXA、ESAは、無人ミッションで月に到達しました。ソビエト連邦（インターコスモス）、米国（NASA）、中国（CNSA）、インド（ISRO）[ 6 ] 、日本（JAXA）[ 7 ]は、軟着陸に成功した唯一の5カ国です。
ソビエト連邦は1959年にルナ2号宇宙船で、宇宙船を意図的に高速で月に衝突させるという、史上初の月面着陸を成功させた。米国は1962年にレンジャー4号で同様の偉業を成し遂げた。
月面への最初のハード着陸の後、ソ連、米国、中国、インドの宇宙船16機が、減速ロケット（逆噴射ロケット）を使用して軟着陸を行い、月面で科学的な活動を行ってきた。1966年、ソ連はルナ9号とルナ13号のミッションで初の軟着陸を達成し、月面からの最初の写真を撮影した。米国はサーベイヤー計画で5回の軟着陸を成功させた。中国の嫦娥計画は2013年以降4回着陸し、ロボットによる土壌サンプルの回収と、月面裏側への初の着陸を達成している。
2023年8月23日、ISROはチャンドラヤーン3号モジュールを月の南極地域に着陸させることに成功し、インドは月面への軟着陸に成功した4番目の国となった。[ 8 ]チャンドラヤーン3号は、インド標準時午後6時04分（グリニッジ標準時12時34分）にヴィクラム着陸機とプラギャン探査車の軟着陸に成功し 、ほとんど探査されていない地域で初の無人軟着陸となった。[ 9 ]
これまでに2つの組織が軟着陸を試みましたが、いずれも失敗に終わっています。1つはイスラエルの民間宇宙機関SpaceILによるベレシート宇宙船（2019年）、もう1つは日本のispaceによるハクトウRミッション1（2023年）です。
2024年2月22日、NASA、SpaceX、Intuitive Machinesによるミッションで、Intuitive MachinesのOdysseusがSpaceXのFalcon 9で2024年2月15日に打ち上げられ、月面着陸に成功した。これは、米国にとって50年以上ぶりの無人月面軟着陸であり、民間所有の宇宙船による月面着陸の初成功となった。[ 11 ] [ 12 ]着陸機は着陸中に支柱が折れ、月面に対して30°、水平面に対して18°の角度で停止し、通信が途絶した。[ 13 ] [ 14 ] 2024年2月29日まで運用された。[ 15 ]
2025年3月2日、ファイアフライ・エアロスペース社のブルーゴースト月着陸船は、危機の海にあるモンス・ラトレイル付近に直立姿勢で軟着陸し、商業目的の月面着陸としては初の完全な成功を達成した。ブルーゴーストは14日間稼働し、そのうち5時間は月の夜に入ってからも稼働したため、現在までで最長の商業月面運用となった。NASAの商業月面ペイロードサービス構想の一環として、ファイアフライ社はブルーゴーストに搭載された10個のNASA機器を運用した。ミッションは2025年3月16日に終了した。[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]
これまでに合計12人の宇宙飛行士が月面に着陸しました。これは、NASAの6つのミッションで、それぞれ2人のパイロット宇宙飛行士が月着陸船を操縦することで達成されました。これらのミッションは、1969年7月20日にニール・アームストロングとバズ・オルドリンが搭乗したアポロ11号から始まり、1972年12月14日にジーン・サーナンとハリソン・シュミットが搭乗したアポロ17号で終了した41ヶ月間にわたって行われました。サーナンは月面から降り立った最後の人物でした。
アポロ月面着陸ミッションにはすべて、司令船に残る3人目の乗組員がいた。
月に到達するには、宇宙船はまず地球の重力圏を脱出しなければなりません。現在、実用的な唯一の手段はロケットです。気球やジェット機などの空中機とは異なり、ロケットは大気圏外の真空中でも加速を続けることができます。
目標の月に接近すると、宇宙船は重力によって加速しながら月面にますます近づいていきます。無傷で着陸するためには、時速約160キロメートル（100マイル）以下に減速し、「ハードランディング」の衝撃に耐えられるよう頑丈に作られているか、あるいは「ソフトランディング」（人間にとって唯一の選択肢）のために接触時に無視できるほどの速度まで減速する必要があります。1962年に米国が頑丈な地震計パッケージを用いて月面へのハードランディングを成功させようとした最初の3回の試みはすべて失敗に終わりました。[ 19 ]ソ連は1966年に頑丈なカメラを用いて月面へのハードランディングという偉業を初めて達成し、そのわずか数か月後に米国が初の無人月面ソフトランディングに成功しました。
月面への衝突着陸の速度は、通常、目標の月の脱出速度の 70 ～ 100% の間であり、したがって、これが軟着陸を実現するために目標の月の重力から解放されなければならない総速度です。地球の月の場合、脱出速度は毎秒 2.38 キロメートル (1.48 mi/s)です。[ 20 ]速度の変化 (デルタ vと呼ばれる) は通常、着陸ロケットによって提供され、これは宇宙船全体の一部として元の打ち上げロケットによって宇宙に運ばれる必要があります。例外は、2005 年にホイヘンス探査機によって行われた土星の衛星タイタンへの軟着陸です。最も厚い大気を持つ衛星であるタイタンへの着陸は、同等の能力を持つロケットよりも一般的に軽量な大気圏突入技術を使用して達成される可能性があります。
ソ連は1959年に月面への初の不時着に成功した。[ 21 ]不時着[ 22 ]は宇宙船の故障によって起こる場合もあれば、着陸ロケットを搭載していない乗り物で意図的に行われる場合もある。このような月面への不時着は数多く行われており、多くの場合、飛行経路が制御されて月面上の正確な場所に衝突するように仕組まれている。例えば、アポロ計画では、サターンVロケットのS-IVB第3段と月着陸船の使用済み上昇段が、月面に残された地震計に月震として記録される衝撃を与えるために、意図的に月に数回衝突された。このような衝突は月の内部構造をマッピングするのに役立った。
地球に帰還するには、宇宙船が月の重力圏から脱出するために、月の脱出速度を克服しなければなりません。月を離れ、宇宙に戻るにはロケットを使用する必要があります。地球に到達すると、帰還する宇宙船の運動エネルギーを吸収し、安全に着陸するために速度を落とす大気圏突入技術が使用されます。これらの機能は月面着陸ミッションを非常に複雑にし、多くの追加的な運用上の考慮事項につながります。月面出発ロケットは、まず月面着陸ロケットによって月面まで運ばれなければならず、その結果、月面着陸ロケットの必要サイズが大きくなります。月面出発ロケット、より大型の月面着陸ロケット、および耐熱シールドやパラシュートなどの地球大気圏突入用装備は、今度は元の打ち上げロケットによって持ち上げられなければならず、その結果、ロケットのサイズが著しく、ほぼ不可能なほど大きくなります。
1960年代の政治的背景は、米国とソ連が宇宙船、そして最終的には人類を月に着陸させようとした努力を理解する上で役立つ。第二次世界大戦は、ポーランドとフィンランドへの侵攻や真珠湾攻撃で使用された電撃戦型の奇襲攻撃、ロンドンとアントワープへの攻撃で数千人を殺害した弾道ミサイルであるV -2ロケット、広島と長崎への原爆投下で数十万人を殺害した原子爆弾など、多くの新しく致命的な技術革新をもたらした。1950年代には、戦争の勝者として台頭したイデオロギー的に対立する2つの超大国、米国とソ連の間で緊張が高まり、特に両国が水素爆弾を開発した後にその緊張は高まった。
1957年10月4日、ソビエト連邦は地球を周回する初の人工衛星スプートニク1号を打ち上げ、宇宙開発競争を開始した。この予期せぬ出来事はソ連にとって誇りの源泉となった一方、米国にとっては衝撃的な出来事となった。米国は、核弾頭を搭載したソ連のロケットによる奇襲攻撃を30分以内に受ける可能性が出てきたからである。[ 23 ]スプートニク1号が96分ごとに上空を通過する際に聞こえる無線ビーコンの一定のビープ音と、スプートニク1号を軌道に乗せたはるかに大きく目立つR-7ブースターの共周視は、両陣営[ 24 ]において、ソ連の政治体制が米国の政治体制に比べて技術的に優れていることを示す、第三世界諸国への効果的なプロパガンダとして広く認識されていた。
この認識は、その後のソ連の立て続けの宇宙開発の成果によってさらに強固なものとなった。1959年には、R-7ロケットが使用され、地球の重力圏から脱出して太陽周回軌道に投入された初の宇宙船、月面への初の衝突実験、そしてこれまで誰も見たことのない月の裏側の初の写真撮影が行われた。これらは、ルナ1号、ルナ2号、ルナ3号の宇宙船である。
ソ連のこうした成果に対する米国の対応は、既存の軍事宇宙・ミサイル計画を大幅に加速させ、民間宇宙機関であるNASAを創設することであった。軍事的な取り組みとして、いわゆるミサイルギャップを埋め、相互確証破壊（MAD）として知られるソ連との核戦争抑止政策を可能にする大陸間弾道ミサイル（ ICBM ）を大量生産するための開発が開始された。これらの新開発ミサイルは、NASAの民間人にも様々なプロジェクトのために提供された（これは、ソ連に対して米国のICBMのペイロード、誘導精度、信頼性を実証するという付加的な利点もあった）。
ソ連を凌駕するため、アメリカ空軍は月面で核爆弾を爆発させる計画「A119」を提案した。しかし、カール・セーガンによるその影響に関する研究の結果、負の影響があまりにも大きいことから、最終的には有人月面着陸が採用された。
1991年のソビエト連邦崩壊後、ソ連の月探査計画の実態を明らかにするため、歴史的記録が公開された。打ち上げ前に特定のミッション名を付けるというアメリカの慣習とは異なり、ソ連は打ち上げによって宇宙船が地球周回軌道を超えた場合にのみ、公的な「ルナ」ミッション番号を付与していた。この方針は、ソ連の月探査計画の失敗を世間の目から隠す効果をもたらした。
月へ向かう前に地球周回軌道上で打ち上げが失敗した場合、その目的を隠すために、しばしば（ただし必ずしもそうとは限らない）「スプートニク」または「コスモス」という地球周回軌道ミッション番号が付けられた。打ち上げ時の爆発は一切公表されなかった。
米国はパイオニア計画とレンジャー計画で月面着陸を達成できず、1958年から1964年にかけて15回連続で無人月探査ミッションが行われたが、いずれも主要な写真撮影ミッションは失敗に終わった。[ 25 ] [ 26 ]しかし、レンジャー4号と6号は、二次ミッションの一環としてソ連の月面衝突を再現することに成功した。[ 27 ] [ 28 ]
1962年に行われた3つの米国ミッション[ 19 ] [ 27 ] [ 29 ]では、メインのレンジャー宇宙船から放出された小型地震計パッケージをハードランディングしようと試みました。これらの表面パッケージは、着陸に耐えるために逆噴射ロケットを使用することになっていましたが、意図的に表面に衝突するように設計された親機とは異なっていました。最後の3つのレンジャー探査機は、秒速2.62～2.68キロメートル（時速9,400～9,600キロメートル）の意図的な衝突衝突中に、高高度月面偵察写真撮影ミッションを成功裏に実行しました。[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
パイオニア月探査機の3つの異なる設計が、3つの異なる改良型ICBMで打ち上げられた。エイブル上段を備えたソーブースターで打ち上げられた探査機には、月面を調査するための1ミリラジアンの解像度を持つ赤外線画像走査テレビシステム、宇宙の放射線を測定するための電離箱、微小隕石を検出するためのダイヤフラム/マイクロホンアセンブリ、磁力計、および宇宙船内部の熱状態を監視するための温度可変抵抗器が搭載されていた。[ 33 ] [ 34 ] [ 35 ]最初のミッションは米国空軍が管理したが、打ち上げ中に爆発した。[ 33 ]その後のパイオニア月面飛行はすべてNASAが主導管理組織となった。次の2機は地球に帰還し、それぞれ約114,000キロメートル（71,000マイル）[ 34 ]と1,530キロメートル（950マイル）[ 35 ]の最高高度に達した後、大気圏再突入時に燃え尽きた。これは、月付近に到達するために必要な約400,000キロメートル（250,000マイル）には遠く及ばない。
その後、NASAはアメリカ陸軍弾道ミサイル局と協力して、月の光で作動する光電池とガイガー・ミュラー管検出器を使用した月面放射線環境実験装置のみを搭載した、極めて小型の円錐形の探査機2機をジュノーICBMに搭載して打ち上げた。[ 36 ] [ 37 ]最初の探査機は高度約10万キロメートル（6万2000マイル）までしか到達せず、地球の大気圏に再突入する前にヴァン・アレン帯の存在を確認するデータを収集した。[ 36 ] 2番目の探査機は月面から6万キロメートル（3万7000マイル）以上離れたところを通過したが、これは計画の2倍の距離であり、搭載された科学機器のどちらも作動させるには遠すぎた。それでも、太陽周回軌道に到達した最初のアメリカの宇宙船となった。[ 37 ]
最終的なパイオニア月探査機の設計は、直径1メートルの球状のスピン安定型宇宙船本体から伸びる4枚の「パドルホイール」型太陽電池パネルで構成され、テレビのようなシステムで月面の画像を撮影し、月の質量と極の地形を推定し、微小隕石の分布と速度を記録し、放射線を研究し、磁場を測定し、宇宙空間の低周波電磁波を検出し、高度な統合推進システムを使用して操縦と軌道投入も行うように設計されていた。[ 38 ]この一連の探査機で製造された4機の宇宙船は、エイブル上段を搭載したアトラスICBMでの打ち上げに耐えられなかった。 [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]
アトラス・エイブル・パイオニア探査機の失敗を受けて、NASAのジェット推進研究所は、月探査と惑星間探査の両方のミッションをサポートするためにモジュール設計を使用できる無人宇宙船開発プログラムに着手した。惑星間バージョンはマリナーと呼ばれ、[ 42 ]月バージョンはレンジャーと呼ばれた。JPLは、レンジャー月探査機の3つのバージョンを構想した。ブロックIプロトタイプは、さまざまな放射線検出器を搭載し、月には近づかない非常に高い地球軌道への試験飛行を行う。[ 43 ]ブロックIIは、地震計パッケージをハードランディングすることで、初の月面着陸を達成しようとする。[ 44 ]ブロックIIIは、減速ロケットを使用せずに月面に衝突し、降下中に月の高解像度の広範囲写真を撮影する。[ 45 ]
レンジャー1号と2号のブロックIミッションは実質的に同一だった。[ 46 ] [ 47 ]宇宙船の実験には、ライマンα望遠鏡、ルビジウム蒸気磁力計、静電アナライザー、中エネルギー範囲粒子検出器、2つの三重同時計数望遠鏡、宇宙線積分電離箱、宇宙塵検出器、シンチレーションカウンターが含まれていた。目標は、これらのブロックI宇宙船を、遠地点110,000キロメートル（68,000マイル）、近地点60,000キロメートル（37,000マイル）の非常に高い地球軌道に配置することだった。[ 46 ]
その有利な位置から、科学者たちは何ヶ月にもわたって磁気圏を直接測定することができ、同時に技術者たちは、そのような長距離にわたって宇宙船を定期的に追跡し通信するための新しい方法を完成させた。このような訓練は、その後のブロックIIとブロックIIIの月面着陸において、15分間のワンショットで月面からの高帯域幅テレビ放送を確実に捉えるために不可欠であると考えられた。ブロックIの2つのミッションは、新しいアジェナ上段の故障に見舞われ、打ち上げ後、地球低軌道から離れることはなく、どちらもわずか数日後に再突入時に燃え尽きた。
月面着陸の最初の試みは、1962年にアメリカ合衆国が実施したレンジャー3、4、5ミッションで行われた。[ 19 ] [ 27 ] [ 29 ]ブロックIIミッションの3つの基本機体はすべて 高さ3.1mで、直径650mmのバルサ材の衝撃緩和材で覆われた月カプセル、単一推進剤の中間コースモーター、推力5,050ポンド（22.5kN ） の逆噴射ロケット[ 27 ]、および直径1.5mの金とクロムメッキの六角形のベースで構成されていた。この着陸機（コードネームはトント）は、圧縮可能なバルサ材の外側ブランケットと圧縮不可能な液体フロンで満たされた内部を使用して衝撃緩和を提供するように設計された。重さ42キログラム（93ポンド）、直径30センチメートル（0.98フィート）の金属製ペイロード球は、着陸球内の液体フロン貯蔵槽に浮かび、自由に回転することができた。[ 48 ]
「我々が行うすべてのことは、ロシアに先んじて月面着陸を達成することに直結しているべきだ。…我々は妥当な額の資金を投入する用意はあるが、予算や他の国内プログラムを破綻させるような途方もない支出について話している。そして、私が思うに、そうする唯一の正当化理由は、ロシアに打ち勝ち、数年遅れてスタートしたにもかかわらず、神に誓って彼らを追い抜いたことを証明したいという希望があるからだ。」
このペイロード球体には、50ミリワットの無線送信機を駆動するための銀カドミウム電池6個、月面温度を測定するための温度感応型電圧制御発振器、そして月の反対側に2.3kg （5ポンド）の隕石が衝突した際の衝撃を検知できるほどの高感度を持つ地震計が搭載されていた。ペイロード球体内部の重量は、外部着陸球体の最終的な静止姿勢に関わらず、液体ブランケット内で回転して地震計を直立した動作位置に配置できるように分散されていた。
着陸後、プラグを開けてフロンガスを蒸発させ、ペイロード球を着陸球と直立させて接触させることになっていた。バッテリーはペイロード球が最大3ヶ月間稼働できるように設計されていた。様々なミッション上の制約により、着陸地点は月の赤道上の嵐の大洋に限定され、着陸機は理想的には打ち上げから66時間後に到達する予定だった。
レンジャー着陸船にはカメラは搭載されておらず、ミッション中に月面から写真を撮影する予定もなかった。代わりに、全長3.1メートル（10フィート）のレンジャーブロックII母船には、月面への自由落下降下中に画像を撮影するための200走査線テレビカメラが搭載されていた。このカメラは10秒ごとに画像を送信するように設計されていた。[ 27 ]衝突の数秒前、月面から5キロメートルと0.6キロメートル（3.11マイルと0.37マイル）上空で、レンジャー母船は写真を撮影した（ここで見ることができる）。
母船が月に衝突する前にデータを収集する他の機器としては、月の全体的な化学組成を測定するガンマ線分光計とレーダー高度計があった。レーダー高度計は、着陸カプセルとその固体燃料式制動ロケットをブロックII母船から海上に射出する信号を送ることになっていた。制動ロケットは着陸球を減速させ、地表から330メートル（1,080フィート）上空で完全に停止させて分離し、着陸球が再び自由落下して地表に衝突することを可能にするはずだった。[ 50 ]
レンジャー3号では、アトラス誘導システムの故障とアジェナ上段のソフトウェアエラーが重なり、宇宙船は月を外れた軌道に乗ってしまった。月フライバイ中に月面写真を撮影しようとしたが、飛行中に搭載された飛行コンピュータが故障したため、その試みは失敗に終わった。これはおそらく、月が地球の生物によって汚染されるのを防ぐため、地上で24時間、宇宙船を水の沸点以上に保って事前に熱殺菌処理を行ったことが原因だった。レンジャー3号はその後、太陽を周回する軌道（太陽中心軌道）についた。 [ 51 ]熱殺菌処理は、レンジャー4号の宇宙船コンピュータとレンジャー5号の電力サブシステムの飛行中の故障の原因ともされた。レンジャー4号だけが月に到達したが、月の裏側で制御不能な衝突を起こした。[ 52 ]
ブロックIII探査機は、ブロックII着陸カプセルとその逆噴射ロケットを、より重く高性能なテレビシステムに置き換え、今後のアポロ有人月面着陸ミッションの着陸地点選定を支援するために設計された。6台のカメラは、月面に墜落する前の最後の20分間に、数千枚の高高度写真を撮影するように設計されていた。カメラの解像度は1,132走査線で、1964年の米国における一般的な家庭用テレビの525走査線をはるかに上回っていた。レンジャー6号はこのカメラシステムに不具合が生じ、飛行自体は成功したものの写真は送信されなかったが、その後のレンジャー7号によるマレ・コグニトゥムへのミッションは完全に成功した。
レンジャー7号ミッションは、米国が月を近距離から撮影しようとする試みが6年間失敗に終わっていた状況に終止符を打ち、国家的な転換点とみなされた。このミッションは、 1965年のNASAの重要な予算案が、アポロ有人月面着陸計画への資金削減なしに米国議会を通過する上で重要な役割を果たした。その後のレンジャー8号とレンジャー9号の成功は、米国の希望をさらに高めた。
ソビエト連邦が打ち上げたルナ9号宇宙船は、1966年2月3日に史上初の月面軟着陸に成功した。エアバッグが99キログラム（218ポンド）の射出カプセルを保護し、秒速15メートル（時速54km、34マイル）を超える衝撃速度に耐えた。[ 53 ]ルナ13号は1966年12月24日に同様の月面着陸でこの偉業を再現した。両機とも月面からの初となるパノラマ写真を送り返した。[ 54 ]
ルナ16号は、月面に着陸し、月の土壌サンプルを地球に安全に持ち帰った最初のロボット探査機でした。 [ 55 ]これはソビエト連邦による最初の月面サンプルリターンミッションであり、アポロ11号とアポロ12号に続く全体で3番目の月面サンプルリターンミッションでした。このミッションは後にルナ20号（1972年）とルナ24号（1976年）によって成功裏に繰り返されました。
1970年と1973年には、2台のルノホート（「月面歩行者」）ロボット月面探査車が月に届けられ、それぞれ10ヶ月と4ヶ月間、ルノホート1号は10.5km（6.5マイル）、ルノホート2号は37km（23マイル）を走行し、月面での運用に成功した。これらの探査車ミッションは、ゾンドおよびルナシリーズの月周回探査、軌道周回、着陸ミッションと並行して実施された。
米国のロボット探査機サーベイヤー計画は、月面における有人着陸のための安全な地点を特定し、真の制御着陸に必要なレーダーおよび着陸システムを月面環境下で試験する取り組みの一環でした。サーベイヤーの7回のミッションのうち5回は、無人月面着陸に成功しました。サーベイヤー3号は、月面着陸から2年後にアポロ12号の乗組員によって訪問されました。彼らは、月面環境への長期曝露の影響を調べるため、サーベイヤーの一部を持ち帰って地球で調査しました。
1966年初頭、わずか4ヶ月の間に、ソ連とアメリカは無人宇宙船による月面着陸を相次いで成功させた。両国は月面から写真画像を送り返すことで、一般の人々に対してほぼ同等の技術力を持っていることを示していた。これらの写真は、月面の土壌が、はるかに重い有人着陸船の重量を支えられるかどうかという重要な疑問に対する、決定的な肯定的な答えとなった。
しかし、ルナ9号がエアバッグを使用して時速50キロメートル（31マイル）の弾道衝突速度で頑丈な球体をハードランディングさせたことは、レーダー制御の可変推力逆噴射ロケットを使用して3つの着陸パッドにソフトランディングしたサーベイヤー1号よりも、1962年のレンジャー着陸失敗と計画された時速160キロメートル（99マイル）の衝突と多くの共通点があった。ルナ9号とサーベイヤー1号はどちらも国家的な偉業であったが、有人飛行に必要な主要技術を用いて着陸地点に到達したのはサーベイヤー1号だけだった。そのため、1966年半ばまでに、米国はいわゆる月面着陸競争でソ連をリードし始めた。
有人宇宙船が無人宇宙船に続いて月面に到達するためには、他の分野における進歩が必要だった。特に重要だったのは、月周回軌道上での飛行運用に関する専門知識の開発である。レンジャー、サーベイヤー、そして最初のルナ月面着陸計画はすべて、月周回軌道を経由せずに直接月面に到達した。このような直接上昇は、無人宇宙船の片道飛行に必要な燃料を最小限に抑えることができる。
一方、有人宇宙船は月面着陸後、乗員が地球へ帰還するための燃料を追加で必要とする。この膨大な量の地球帰還用燃料を月周回軌道上に残しておき、ミッション後半で使用する方が、月面着陸時に燃料を月面に運び、再び宇宙空間へ持ち帰るよりもはるかに効率的である。後者の場合、往復とも月の重力に逆らって燃料を運ぶことになる。こうした点を考慮すると、有人月面着陸ミッションは月周回軌道上でのランデブー方式が論理的に採用されることになる。
そのため、1966年半ばから、米国とソ連はともに、有人月面着陸の前提条件として月周回軌道を前提としたミッションへと自然に移行していった。これらの初期の無人周回機の主な目的は、有人着陸地点を選定するための月面全体の広範囲な写真測量と、ソ連にとっては将来の軟着陸で使用される無線通信機器の点検であった。
初期の月周回探査機による予期せぬ大きな発見の一つは、月の海（マリア）の表面下に膨大な量の高密度物質が存在することだった。このような物質の集中域（「マスコン」）は、比較的狭く滑らかな安全な着陸帯を目指す有人月面着陸ミッションにおいて、着陸直前の数分間に危険な軌道逸脱を引き起こす可能性がある。また、マスコンは長期間にわたって、月周回低高度衛星の軌道を大きく乱し、軌道を不安定化させ、数ヶ月から数年という比較的短い期間で月面への墜落を必然的に引き起こすことも判明した。
使用済み月周回探査機の衝突地点を制御することは、科学的に価値がある。例えば、1999年にはNASAの月探査機「ルナ・プロスペクター」が、月の南極付近にあるシューメーカー・クレーターの永久影領域に意図的に衝突するように設計された。衝突によるエネルギーで、クレーター内の影になっている氷の堆積物が蒸発し、地球から観測可能な水蒸気の噴煙が発生することが期待された。しかし、そのような噴煙は観測されなかった。だが、ルナ・プロスペクターは、月面探査の先駆者であるユージン・シューメーカーの遺灰を小さな容器に入れて、彼の名にちなんで名付けられたクレーターに届けた。これは月面にある唯一の人間の遺骨である。
ルナ10号は、1966年4月3日に月周回軌道に乗った最初の宇宙船となった。
地球から宇宙船を操縦して、月周回軌道に入ることなく月を周回し、地球に帰還させる、いわゆる自由帰還軌道を辿らせることは可能である。このような月周回ループミッションは、月周回軌道での減速や地球帰還のためのロケットが不要なため、月周回ミッションよりも単純である。しかし、有人月周回ループミッションは、有人低軌道ミッションに比べてはるかに多くの課題を抱えており、有人月面着陸に向けた準備において貴重な教訓を与えてくれる。中でも最も重要なのは、月面から帰還した際に地球大気圏に再突入する際の難題を克服することである。
スペースシャトルなどの有人地球周回機は、時速約7,500メートル（27,000キロメートル）の速度で地球に帰還します。重力の影響により、月面から帰還する機体は、時速約40,000キロメートル（11,000メートル）というはるかに速い速度で地球の大気圏に突入します。その結果生じる減速時に宇宙飛行士にかかるG負荷は、通常の再突入時であっても人間の耐えられる限界に達する可能性があります。月面からの帰還時に機体の飛行経路や再突入角度がわずかに変化するだけでも、致命的な減速力に容易に達する可能性があります。
ソ連はゾンド宇宙船計画において、有人月面着陸に先立ち、有人月周回ループ飛行を実現することを主要目標とした。最初の3機のゾンドは無人惑星探査機であったが、その後、ゾンドの名称は完全に独立した有人宇宙飛行計画に引き継がれた。後期のゾンドの初期段階では、必要な高速再突入技術の徹底的な試験に重点が置かれた。この重点は米国には共有されず、米国は有人月周回ループミッションという段階を経ずに、この目的のための専用宇宙船を開発することはなかった。
1960年代初頭に行われた最初の有人宇宙飛行では、ソ連のボストーク計画とアメリカのマーキュリー計画で、それぞれ1人が低軌道に投入された。ボストーク計画の2回の飛行延長であるボスホート計画では、射出座席を取り外したボストークカプセルを効果的に使用し、1964年に複数人乗りの有人宇宙飛行、1965年初頭には船外活動というソ連初の宇宙飛行を成功させた。これらの能力は、その後、1965年から1966年にかけてアメリカが実施した10回のジェミニ計画による低軌道ミッションで実証された。このミッションでは、初期のマーキュリー計画とはほとんど共通点のない、全く新しい第2世代の宇宙船が使用された。これらのジェミニ計画ミッションは、有人月面着陸ミッションに不可欠な軌道ランデブーとドッキングの技術を実証するに至った。
ジェミニ計画の終了後、ソ連は1967年に第2世代の有人宇宙船ゾンドの打ち上げを開始し、宇宙飛行士を月周回軌道に乗せて直ちに地球に帰還させることを最終目標とした。ゾンド宇宙船は、当時並行して進められていた第3世代ソユーズ宇宙船をベースとした有人月面着陸計画とは異なり、より簡素で既に運用されていたプロトンロケットで打ち上げられた。ソ連は、米国による有人月面着陸よりも数年早くゾンドによる有人月周回飛行を達成し、プロパガンダ上の勝利を収めることができると信じていた。しかし、ゾンド計画は重大な開発上の問題により遅延し、米国のアポロ月面着陸計画の成功により、最終的にゾンド計画は中止された。
ゾンドと同様に、アポロ計画の飛行は一般的に、サービスモジュールの故障で月周回軌道に乗れなかった場合に、月周回ループを経由して地球に帰還する自由帰還軌道で打ち上げられた。この自由帰還オプションは、1970年のアポロ13号ミッションでの爆発事故後に実際に使用され、また、2026年のアルテミス2号ミッションでは、宇宙船が月周回軌道に入る能力を欠いていたため、この方法が本来の経路とされていた。
ゾンド5号は、地球から月近傍まで生命を運び、地球に帰還させた最初の宇宙船であり、カメ、昆虫、植物、バクテリアなどのペイロードを搭載して宇宙開発競争の最終局面を切り開いた。ゾンド6号ミッションは、最後の瞬間に失敗に終わったものの、ソ連のメディアでは成功と報じられた。これらのゾンドミッションは世界的に目覚ましい成果として称賛されたものの、いずれも大気圏再突入時の軌道が想定外であったため、人間にとっては致命的な減速力が発生した。
その結果、ソ連はゾンド無人機の試験を秘密裏に継続し、有人飛行を支える信頼性が実証されるまで試験を続ける計画を立てた。しかし、NASAが月着陸船で問題を抱え続けていたこと、そして1968年後半にソ連が有人月周回飛行を計画しているというCIAの報告があったことから、NASAはアポロ8号の飛行計画を、地球周回軌道での月着陸船試験から、1968年12月下旬に予定されていた月周回ミッションへと変更するという運命的な決断を下した。
1968年12月初旬、ソ連のバイコヌール宇宙基地で月への打ち上げウィンドウが開かれ、ソ連は米国に先んじて月面着陸を果たす最後のチャンスを得た。宇宙飛行士たちは警戒態勢に入り、バイコヌールで最終カウントダウン中のゾンド宇宙船で人類初の月面着陸を目指すことを要請した。しかし、ソ連政治局は、ゾンドとプロトンのこれまでの性能の悪さを鑑み、乗組員の死亡リスクは容認できないと判断し、有人月探査ミッションの打ち上げを中止した。この決定は賢明だったことが後に証明された。なぜなら、この番号のないゾンドミッションは、数週間後にようやく打ち上げられたものの、別の無人試験で破壊されてしまったからである。
この頃には、第3世代の米国アポロ宇宙船の飛行が始まっていた。ゾンドよりもはるかに高性能なアポロ宇宙船は、月周回軌道への進入と離脱、そして地球への帰還時に安全な再突入に必要な軌道調整を行うのに必要なロケット推力を備えていた。アポロ8号ミッションは、1968年12月24日に人類初の月面着陸を成し遂げ、サターンVブースターの有人使用を認証し、月周回ループではなく、月を10周する軌道飛行を行った後、地球に安全に帰還した。その後、アポロ10号は1969年5月に有人月面着陸の完全な予行演習を行った。このミッションは月面から14.4キロメートル（47,400フィート）以内の軌道を周回し、着陸するには重すぎる工場試作の月着陸船を使用して、軌道変更マスコンの必要な低高度マッピングを行った。 1969年7月にソ連の無人月面着陸計画「ルナ15号」が失敗に終わったことで、アポロ11号の計画への道が開かれた。
人類による月探査計画はアイゼンハワー政権時代に始まった。1950年代半ばにコリアーズ誌に掲載された一連の記事で、ヴェルナー・フォン・ブラウンは有人月面基地建設の構想を広めた。人類の月面着陸は、アメリカとソ連にとって数々の困難な技術的課題を突きつけた。誘導や重量管理に加え、アブレーションによる過熱を起こさずに大気圏に再突入することが大きな障害となった。ソ連がスプートニクを打ち上げた後、フォン・ブラウンは1965年までにアメリカ陸軍が軍事月面基地を建設する計画を推進した。
ソ連の初期の成功、特にユーリ・ガガーリンの飛行の後、ジョン・F・ケネディ米大統領は国民の想像力を掻き立てるようなプロジェクトを模索した。彼はリンドン・ジョンソン副大統領に、アメリカの世界におけるリーダーシップを示すような科学的取り組みについて提言するよう求めた。提案には、第三世界に恩恵をもたらす大規模な灌漑プロジェクトなど、宇宙以外の選択肢も含まれていた。当時、ソ連はアメリカよりも強力なロケットを保有しており、それが一部の宇宙ミッションにおいて優位性をもたらしていた。
米国の核兵器技術の進歩により、より小型軽量の弾頭が開発されていた。一方、ソ連の弾頭ははるかに重く、それらを運搬するために強力なR-7ロケットが開発された。月周回飛行や月周回軌道上の宇宙実験室建設といった、より控えめなミッション（いずれもケネディがフォン・ブラウンに提案したもの）はソ連にあまりにも大きな優位性を与えてしまうため、実現しなかった。しかし、月面着陸は世界中の人々の想像力を掻き立てるだろう。
ジョンソンはスプートニク以来、アメリカの有人宇宙飛行計画を擁護し、上院議員時代にはNASA設立のための法案を提出していた。1961年にケネディがソ連のリードに対抗できる最良の成果を調査するようジョンソンに依頼した際、ジョンソンは有人月面着陸でアメリカがソ連に勝つ可能性は五分五分だが、それ以下の目標では無理だと答えた。ケネディはアポロ計画を宇宙開発の理想的な焦点と捉え、継続的な資金を確保し、1963年の減税から宇宙開発費を除外したが、他のNASAの科学プロジェクトから資金を流用した。こうした資金流用は、NASAが科学界からの支援を必要としていると認識していたNASA長官のジェームズ・E・ウェッブを落胆させた。
月面着陸には大型ロケット「サターンV」の開発が必要だったが、このロケットは13回の打ち上げで壊滅的な故障やロケットに起因するミッション失敗がゼロという完璧な記録を達成した。
この計画を成功させるには、推進者たちは左派（社会保障費増額）と右派（軍事費増額）双方の政治家からの批判を退ける必要があった。ケネディとジョンソンは、科学的成果を強調し、ソ連の宇宙支配への恐怖心を煽ることで世論を巧みに操り、1965年にはアメリカ人の58％がアポロ計画を支持するようになり、2年前の33％から大幅に増加した。1963年にジョンソンが大統領に就任した後も、彼が計画を擁護し続けたことで、ケネディの計画通り1969年に計画は成功を収めた。
ソ連の指導者ニキータ・フルシチョフは1963年10月、「ソ連は現時点では宇宙飛行士による月面着陸を計画していない」と述べつつも、ソ連が宇宙開発競争から撤退したわけではないと主張した。ソ連が月面着陸計画に本格的に着手したのはそれから1年後のことだったが、最終的にその計画は失敗に終わった。
同時に、ケネディはソ連とアメリカの宇宙飛行士による月面着陸の可能性や、より高性能な気象観測衛星の開発など、さまざまな共同計画を提案しており、それが最終的にアポロ・ソユーズ計画につながった。フルシチョフは、ケネディがロシアの宇宙技術を盗もうとしていると感じ、当初はこの考えを拒否した。ソ連が月に行くなら、単独で行くべきだと主張した。フルシチョフは最終的にこの考えに賛同し始めたものの、共同月面着陸の実現はケネディの暗殺によって阻まれた。[ 56 ]
ソ連宇宙計画の主任設計者であるセルゲイ・コロリョフは、有人月面着陸を可能にするソユーズ宇宙船とN1ロケットの宣伝を始めていた。フルシチョフは、既存のボストーク技術を改良してさらなる宇宙での偉業を成し遂げるようコロリョフの設計局に指示し、一方、別のチームは1966年の有人月周回飛行のために、全く新しいロケットと宇宙船であるプロトンブースターとゾンドの開発に着手した。1964年、ソ連の新指導部はコロリョフに月面着陸計画への支援を与え、すべての有人計画を彼の指揮下に置いた。
コロリョフの死去と1967年のソユーズ初飛行の失敗により、ソ連の月面着陸計画の調整は急速に崩壊した。ソ連は着陸船を建造し、アレクセイ・レオーノフを月面に着陸させるミッションのために宇宙飛行士を選抜したが、1969年のN1ロケットの打ち上げ失敗が相次いだことで、有人月面着陸計画はまず延期され、最終的には中止となった。
月面岩石を地球に持ち帰る最初の試みとして、自動帰還機の計画が開始された。この計画は何度か失敗に終わったが、最終的には1970年のルナ16号で成功した。 [ 57 ]しかし、アポロ11号とアポロ12号の月面着陸と岩石の持ち帰りがすでにその頃には行われていたため、この計画の影響はほとんどなかった。
アポロ計画では、24人のアメリカ人宇宙飛行士が月近辺へ旅した。3人は2回月へ行き、12人は月面を歩いた。アポロ8号とアポロ10号は月周回軌道にとどまった。アポロ10号では、ドッキング解除と降下軌道投入（DOI）が行われ、その後、月着陸船（LM）が司令船・機械船（CSM）に再ドッキングした。当初は月面着陸が予定されていたアポロ13号は、自由帰還軌道によって月フライバイとなった。アポロ7号とアポロ9号は地球周回軌道にとどまった。アポロ13号に見られるような有人月探査の固有の危険性とは別に、宇宙飛行士アラン・ビーンによれば、有人月探査が中止された理由の一つは、政府補助金にかかる費用である。[ 58 ]
リチャード・ニクソン大統領は、アームストロングとオルドリンが月面に取り残されて救助できない場合に備えて、スピーチライターのウィリアム・サファイアに弔辞のスピーチを準備させた。 [ 59 ]
1951年、SF作家のアーサー・C・クラークは、1978年までに人類が月面に到達すると予測した。[ 60 ]
2006年8月16日、AP通信は、NASAがアポロ11号の月面歩行のオリジナルのスロースキャンテレビテープ（従来のテレビのスキャン変換前に作成されたもの）を紛失していると報じた。一部の報道機関は、西オーストラリアで発見されたSSTVテープを誤って報道したが、それらのテープはアポロ11号の初期アポロ表面実験パッケージからのデータの記録に過ぎなかった。[ 61 ]これらのテープは2008年に発見され、月面着陸50周年を記念して2019年にオークションで売却された。[ 62 ]
科学者たちは、宇宙飛行士が立てた6本のアメリカ国旗が40年以上太陽放射にさらされたために白く漂白されたと考えている。[ 63 ] LROCの画像を使用して、6本のアメリカ国旗のうち5本がアポロ11号を除くすべての場所でまだ立っていて影を落としていることがわかった。[ 64 ]宇宙飛行士のバズ・オルドリンは、アポロ11号の打ち上げ時に上昇エンジンの排気で国旗が倒れたと報告した。[ 64 ]
1990年1月24日11時46分（協定世界時）に打ち上げられた日本の月周回衛星ひてんは、任務終了時に月面に衝突するよう指令を受け、1993年4月10日18時03分25.7秒（協定世界時）（日本標準時4月11日03時03分25.7秒）に月面に衝突した。[ 65 ]
ルナ・プロスペクターは1998年1月7日に打ち上げられた。ミッションは1999年7月31日に終了し、水氷の存在が検出された後に、探査機は意図的に月の南極付近のクレーターに衝突した。[ 66 ]
2003年9月27日23時14分（UTC）にフランス領ギアナのクールーにあるギアナ宇宙センターから打ち上げられた。ミッション終了後、ESAの月周回衛星SMART-1は、約2 km/s（7,200 km/h、4,500 mph）の速度で月面に制御された衝突を行った。衝突時刻は2006年9月3日5時42分（UTC）であった。[ 67 ]
インド宇宙研究機関（ISRO）は、月面衝突探査機（MIP）による制御された硬着陸を実施した。MIPは月周回衛星チャンドラヤーン1号から放出され、月面への降下中にリモートセンシング実験を行った。 2008年11月14日午後8時31分（インド標準時）、月面南極のシャクルトン・クレーター付近に衝突した。
チャンドラヤーン 1 号は、2008 年 10 月 22 日の 00:52 UTC に打ち上げられました。[ 68 ]
中国の月周回探査機嫦娥1号は、16ヶ月のミッションを終え、2009年3月1日20時44分（グリニッジ標準時）に月面への制御された衝突を実行した。嫦娥1号は2007年10月24日10時05分（協定世界時）に打ち上げられた。[ 69 ]
SELENEまたはかぐやは、1年8ヶ月間月を周回した後、メインオービターは2009年6月10日18時25分UTCにギル・クレーター付近の月面に衝突するよう指示された。 [ 70 ] SELENEまたはかぐやは2007年9月14日に打ち上げられた。
LCROSSデータ収集誘導宇宙船は、2009年6月18日にアトラスVロケット（セントール上段搭載）に搭載され、月周回探査機（LRO）とともに打ち上げられた。2009年10月9日、協定世界時11時31分にセントール上段が月面に衝突し、約2トンのTNT（8.86 GJ ）を爆発させたのと同等の運動エネルギーを放出した。[ 71 ] 6分後の協定世界時11時37分に、LCROSS誘導宇宙船も月面に衝突した。[ 72 ]
GRAILミッションは、GRAIL A（Ebb）とGRAIL B（Flow ）という2機の小型宇宙船で構成されていました。これらは2011年9月10日にデルタIIロケットで打ち上げられました。GRAIL Aは打ち上げから約9分後にロケットから分離し、GRAIL Bは約8分後に続きました。[ 73 ] [ 74 ]最初の探査機は2011年12月31日に軌道に入り、2機目は2012年1月1日に続きました。[ 75 ] 2機の宇宙船は2012年12月17日に月面に衝突しました。[ 76 ]
LADEEは2013年9月7日に打ち上げられた。[ 77 ]ミッションは2014年4月18日に終了し、宇宙船の管制官はLADEEを意図的に月の裏側に衝突させた。[ 78 ] [ 79 ]後に、衝突地点はサンドマンVクレーターの東縁付近であることが判明した。[ 80 ] [ 81 ]
マンフレッド記念月探査ミッションは2014年10月23日に打ち上げられた。月フライバイを実施し、予想の4倍にあたる19日間運用された。マンフレッド記念月探査ミッションは打ち上げロケット（CZ-3C/E）の上段に取り付けられたままだった。宇宙船は上段とともに2022年3月4日に月に衝突した。[ 82 ] [ 83 ] [ 84 ]
2013年12月14日13時12分（UTC）に、嫦娥3号が月面に軟着陸した。 [ 85 ] これは中国にとって他の天体への初の軟着陸であり、1976年8月22日のルナ24号以来の世界初の月面軟着陸であった。 [ 86 ]このミッションは2013年12月1日に開始された。着陸成功後、着陸機は玉兎探査車を放出したが、玉兎探査車はシステム障害により動かなくなるまで114メートル移動した。しかし、探査車は2016年7月まで稼働していた。[ 87 ]
2019年1月3日2時26分（UTC）、嫦娥4号は月面裏に着陸した最初の宇宙船となった。[ 88 ]嫦娥4号は当初、嫦娥3号のバックアップとして設計された。嫦娥3号の成功を受けて、後に月面裏へのミッションとして調整された。[ 89 ]フォン・カルマン・クレーターへの着陸に成功した後、嫦娥4号着陸機は140キログラム（310ポンド）の玉兎2号探査車を展開し、人類初の月面裏の近接探査を開始した。月が月面裏と地球間の通信を遮断するため、通信を可能にするために、着陸の数ヶ月前に中継衛星鵲橋が地球・月L2ラグランジュ点に打ち上げられた。
中国の2番目の月面探査車である玉兎2号は、パノラマカメラ、月面探査レーダー、可視光および近赤外線イメージング分光計、中性粒子用小型高度分析装置を搭載している。2022年7月現在、月面で1000日以上生存しており、累計走行距離は1200メートルを超え、現在も走行中である。 [ 90 ] [ 91 ]
2019年2月22日、イスラエルの民間宇宙機関SpaceILは、フロリダ州ケープカナベラルからファルコン9ロケットで宇宙船ベレシートを打ち上げ、軟着陸を目指した。しかし、2019年4月11日、最終降下中に宇宙船との通信が途絶え、メインエンジンの故障により墜落した。
このミッションは、イスラエル初の月面着陸試みであり、民間資金による初の月面着陸試みでもあった。[ 92 ]失敗に終わったものの、このミッションは当時、民間団体が月面軟着陸に最も近づいたものであった。[ 93 ]
SpaceILはもともと、Google Lunar X Prizeへの挑戦を目指すベンチャーとして2011年に構想された。ベレシート月着陸船の着陸目標地点は、月の北側表側にある広大な火山盆地、静かの海だった。
インド国立宇宙機関（ISRO）は、2019年7月22日にチャンドラヤーン2号を打ち上げた。 [ 94 ] [ 95 ]チャンドラヤーン2号は、オービター、ランダー、ローバーの3つの主要モジュールで構成されていた。これらのモジュールにはそれぞれ、インドと米国の科学研究機関の科学機器が搭載されていた。[ 96 ] 2019年9月7日、ヴィクラム着陸機は、急ブレーキ段階の後、高度2.1km （1.3マイル）で通信が途絶えた。[ 97 ]ヴィクラムは後に墜落して破壊されたことが確認された。
ハクト-Rミッション1は、ispace_Inc.が開発した商用着陸機である。2022年12月11日にファルコン9ロケットに搭載され、低エネルギー遷移軌道で打ち上げられ、2023年3月21日に月周回軌道に入った。2023年4月25日の着陸試行は、レーザー高度計データのソフトウェアの誤解釈により失敗した。[ 98 ]
2020年12月6日21時42分（UTC）、嫦娥5号は着陸し、40年以上ぶりに月面土壌サンプルを採取し、その後サンプルを地球に持ち帰った。着陸機、上昇機、周回機、帰還機からなる8.2トンのスタックは、 11月24日に長征5号ロケットによって月周回軌道に打ち上げられた。着陸機と上昇機の組み合わせは、旋回機と帰還機から分離され、嵐の大洋のルムケル山付近に着陸した。上昇機はその後、着陸機によって採取されたサンプルを積んで月周回軌道に打ち上げられ、月周回軌道上での史上初のロボットによるランデブーとドッキングを完了した。[ 99 ] [ 100 ]その後、サンプルコンテナは帰還機に移され、帰還機は2020年12月16日に内モンゴルに無事着陸し、中国初の地球外サンプルリターンミッションを完了した。[ 101 ]
1976年以来、そしてソビエト連邦崩壊以来初めてとなるロシアの月面着陸の試みにおいて、ルナ25号宇宙船は「着陸前」操作中に失敗し、2023年8月19日に月面に墜落した。[ 102 ]
インドの国立宇宙機関ISROは、2023年7月14日にチャンドラヤーン3号を打ち上げた。チャンドラヤーン3号は、国産着陸モジュール（LM）、推進モジュール（PM）、およびプラギャン探査車から構成されている。探査車を搭載した着陸機は、2023年8月23日18時04分（インド標準時）に月の南極付近に着陸に成功した。[ 103 ] [ 104 ]
JAXAは2023年9月6日23時42分（UTC）（日本標準時9月7日8時42分）に月探査機SLIM（Smart Lander for Investigating Moon ）ミッションを打ち上げた。SLIMは2024年1月19日15時20分（UTC）に月面に軟着陸し、日本は月面軟着陸に成功した5番目の国となった。 [ 105 ]太陽電池パネルの向きの問題や着陸時の損傷の可能性が、探査機の運用を複雑にした。[ 106 ] [ 107 ] [ 108 ]このミッションでは2台の探査車も展開され、正常に動作し、地球と独立して通信を行った。[ 107 ]
2024年2月22日、NASA、SpaceX、Intuitive Machinesの共同ミッションで、Intuitive MachinesのOdysseusがSpaceXのFalcon 9で2024年2月15日に打ち上げられ、月面着陸に成功した。これは米国にとって50年以上ぶりの無人月面軟着陸となった。このミッションは、民間所有の宇宙船が月面に着陸した最初の例であり、極低温推進剤を使用した最初の着陸でもある。[ 11 ] [ 109 ]着陸は成功したが、着陸時に着陸機の脚の1本が折れ、斜面に着陸したため反対側が18°傾いた。しかし、着陸機は無事で、ペイロードは期待通りに機能している。[ 110 ] EagleCamは着陸前に射出されなかった。その後2月28日に射出されたが、ミッションの主な目的であったIM-1着陸後の画像以外のすべての種類のデータを返したため、部分的に失敗となった。[ 111 ]
中国は2024年5月3日に嫦娥6号を打ち上げ、月の裏側のアポロ盆地から初の月面サンプルリターンを実施した。[ 112 ]これは中国にとって2回目の月面サンプルリターンミッションであり、1回目は4年前に嫦娥5号が月の表側から達成した。 [ 113 ]嫦娥5号は、月面の赤外線分光分析を行う中国の探査車「金嫣」を搭載し、月面上の嫦娥6号着陸機を撮影した。[ 114 ]
着陸機・上昇機・探査車の組み合わせは、2024年6月1日22時23分（UTC）に着陸する前に周回機と帰還機から分離されました。着陸機は2024年6月1日に月面に着陸しました。[ 115 ] [ 116 ]上昇機は、着陸機によって収集されたサンプルを積んで、2024年6月3日23時38分（UTC）に月周回軌道に打ち上げられ、その後、月周回軌道上で別のロボットランデブーとドッキングを完了しました。サンプルコンテナはその後帰還機に移され、帰還機は2024年6月25日に内モンゴルに着陸し、中国の地球裏側からのサンプルリターンミッションを完了しました。
Firefly Aerospace社の月着陸船は、NASAが後援する実験と商業ペイロードサービスプログラムの一環として商業ペイロードを携えて、2025年1月15日にハクトーRミッション2としてファルコン9ロケットで打ち上げられた。[ 117 ] 2025年3月2日に着陸に成功した。[ 118 ]
ispaceによるHakuto-Rプログラムの2番目のミッションであるHakuto-Rミッション2は、RESILIENCE月着陸船とTENACIOUSマイクロローバーを搭載し、 Blue Ghost M1着陸船とともに2025年1月15日にFalcon 9ロケットで打ち上げられた。[ 119 ]着陸は2025年6月6日頃にMare Frigorisに予定されていた。 [ 120 ]ミッションは、Mare Frigorisの中央にある主要着陸地点が選択された場合 、6月5日木曜日の19:17 UTCに着陸する予定だった。ispaceが3つのバックアップ着陸地点のいずれかを使用することにした場合、それらの試みは異なる時間に行われる。[ 121 ] [ 122 ]
リアルタイムのテレメトリーによると、着陸の1分前に機体は横転して停止した。
Intuitive Machinesの月着陸船IM-2 は、NASA が後援する実験装置や商用ローバー ( Yaoki 、AstroAnt、Micro-Nova、MAPP LV1)、および商用月面ペイロードサービスプログラムの一環としてモンス ムートンへのペイロードを搭載し、2025 年 2 月 27 日にBrokkr-2とLunar Trailblazerを搭載した Falcon 9 ロケットで打ち上げられました。[ 123 ] IM-2 は 2025 年 3 月 6 日に着陸しました。宇宙船は着陸後無傷でしたが、横倒しになっていたため、計画されていた科学技術実証ミッションが複雑になりました。この結果は、2024 年に同社の IM-1 Odysseus 宇宙船で発生したことと同様です。[ 124 ] [ 125 ]
3月13日、Intuitive Machinesは、IM-1ミッションと同様に、アテナの高度計が着陸時に故障し、搭載コンピューターが正確な高度を読み取れなくなったことを発表した。その結果、探査機は台地に衝突し、転倒して月面を滑走し、1、2回転した後、クレーター内に落ち着いた。同社のCEOは、野球選手がベースに滑り込む様子に例えた。滑走中、探査機は1、2回転した後、クレーター内で停止した。衝突によりレゴリスが巻き上げられ、太陽電池パネルが塵で覆われ、性能がさらに低下した。[ 126 ]
21世紀の宇宙探査の進歩により、月面着陸という言葉は太陽系の他の衛星にも拡大されました。土星探査機カッシーニ・ホイヘンス計画のホイヘンス探査機は、2005年にタイタンへの月面着陸に成功しました。ソ連の探査機フォボス2号は、1989年に火星の衛星フォボスへの着陸まであと190km （120マイル）のところまで迫りましたが、着陸機との無線通信が突然途絶えました。同様のロシアのサンプルリターンミッションであるフォボス・グルント（「グルント」はロシア語で「土」を意味します）は2011年11月に打ち上げられましたが、地球低軌道で停止しました。将来、木星の衛星エウロパに着陸し、氷の表面の下にある可能性のある液体の水の海を掘削して探査することに広く関心が寄せられています。[ 127 ]
月極探査ミッションは、 ISROと日本の宇宙航空研究開発機構（JAXA）によるロボット宇宙ミッションの構想であり、2028年以降に月面探査車と着陸機を月の南極地域に送る予定である。[ 128 ] ISROは、チャンドラヤーン3号の成功を受けて、月サンプルリターンミッションであるチャンドラヤーン4号の打ち上げを計画しており、これは水が豊富な南極盆地から土壌を持ち帰る最初のミッションとなる可能性があり、ステーション・シヴ・シャクティ付近に着陸する予定である。このミッションは2028年末までに計画されている。両国はアルテミス計画にも積極的に参加している。[ 129 ] [ 130 ]
2017年12月、ドナルド・トランプ米大統領は、NASAに対し、有人ミッションで月へ戻り、長期探査と利用、および他の惑星へのミッションを行うよう指示する宇宙政策指令1に署名した。 [ 131 ] 2019年3月、マイク・ペンス副大統領は、このミッションに、月面へ旅する初の女性と有色人種が含まれることを正式に発表した。 [ 132 ]アルテミス計画は、2024年に有人ミッションを月に着陸させ、恒久的な月面基地ではなく、計画されている月周回軌道上の月周回宇宙ステーション「ルナ・ゲートウェイ」によって支援される持続的な運用を2028年までに開始することを意図していた。[ 133 ] NASAの月着陸ミッションであるアルテミスIVは、その後2028年初頭より前に打ち上げられることはなく、ゲートウェイは2026年3月に中止されました。[ 134 ] 2026年4月、NASAはアルテミスII試験ミッションを開始し、4人の宇宙飛行士を10日間の月周回飛行に送り込み、軌道には入りませんでした。[ 135 ]乗組員には、月に行った初の女性、初の黒人男性、初のカナダ人が含まれていました。
中国の月探査計画では、2025年から2028年の間にさらに3回の無人ミッション「嫦娥」を計画しており、2030年代にロシア、ベネズエラ、パキスタン、アラブ首長国連邦と共同で建設を予定している国際月面研究ステーションの準備を進めている。さらに、中国有人宇宙局は2029年か2030年までに有人月面着陸を実施する予定であり、この取り組みの準備として、中国の様々な宇宙機関や請負業者は現在、有人対応の超大型ロケット（長征10号）、新型有人月探査機、有人月着陸船を開発している。[ 136 ]
{{cite web}}: CS1メンテナンス: アーカイブサービスは非推奨になりました (リンク)同計画は、2028年のルナ26号軌道船を優先するよう正式に再スケジュールされた。