Следующей важной вехой в космической гонке должно было стать фотографирование обратной стороны Луны, которая, как известно, всегда скрыта от земных наблюдателей. Решение этой задачи было бы не только важной технической, но и научной победой – астрономам не терпелось узнать, как отличается обратная сторона от видимой, кроме того, сфотографировав ее, СССР получал эксклюзивное право на названия вновь открытых геологических структур.
Однако эта цель была куда сложнее, чем простое попадание, и ставила перед конструкторами ряд сложных проблем: находясь по ту сторону Луны, аппарат должен быть правильно сориентирован, на борту должна быть установлена настоящая фотолаборатория, наконец, нужно было придумать способ, как передать полученные снимки на Землю.
Для получения снимков на борту поставили специально созданное ФТУ – фототелевизионное устройство, где в качестве промежуточного носителя использовался фотоматериал. Далее для превращения изображения в электрические сигналы использовались электронно-лучевые трубки и фотоэлектронный умножитель. Фотографировать Луну планировалось с расстояния около 7 тысяч километров. «Луне-3», так называлась станция, предстояло и еще одно достижение – стать первым в истории аппаратом, использующим для формирования орбиты так называемый гравитационный маневр.
В наши дни запуск миссии к Луне становится событием мирового масштаба, стоит вспомнить, как весь мир следил за недавней неудачной посадкой индийского аппарата на южном полюсе Луны. Однако, если взглянуть на статистику пусков ракет к Луне в 1959 г., легко убедиться, что 60 лет назад советские и американские ракеты стартовали к Луне в среднем раз в месяц!
«Надо вылетать, готовить пуск на 3 или 4 октября. Не позднее!» – торопил в сентябре 1959 г. Сергей Королев.
4 октября, во вторую годовщину запуска первого спутника и спустя всего 20 дней после попадания по Луне, станция «Луна-3» стартовала с полигона Тюра-Там на ракете Р-7.
Многое в те дни делалось впервые, и потому успех в космосе во многом зависел от готовности наземных служб. В частности, от готовности наземных радиотехнических служб принять радиосигнал с заветной картинкой. Тогда еще только строился Центр дальней космической связи под Евпаторией, способный получать сигналы с аппаратов из дальнего космоса, поэтому прием данных с Луны велся при помощи радиоантенны на горе Кошка под Симеизом в Крыму. С учетом дороги до Луны и обратно прием картинки был намечен на 7 октября и не предполагал присутствия Королева и его помощников. Однако 6 октября стало ясно, что со станцией плохая связь, на борт не проходят команды, и Королев срочно приказал своей команде собираться в Крым. Для этого срочно с международного рейса был снят новенький Ту-104, и через пару часов ракетчики были в Крыму.