الهبوط على القمر
الانتقال من الهبوط التصاعدي المباشر إلى العمليات المدارية القمرية

في غضون أربعة أشهر من بعضها البعض في أوائل 1966 أنجز كل من الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة عمليات هبوط ناجحة على سطح القمر باستخدام مركبات فضائية غير مأهولة. وأظهر البلدان أمام عامة الناس قدرات تقنية متساوية تقريبًا عن طريق إرسال صور فوتوغرافية من سطح القمر. وقدمت هذه الصور إجابة تأكيدية هامة على السؤال الحاسم المتمثل في ما إذا كان من شأن التربة القمرية أن تدعم مركبات الهبوط المأهولة المرتقبة ذات الوزن الأكبر.
ومع ذلك، كان الإنزال الصعب للمحيط المجهز لتحمل الصدمات بواسطة المركبة الفضائية لونا 9 باستخدام وسائد هوائية بسرعة ارتطام بالستية تبلغ 30-ميل (48 كـم) في الساعة أكثر تشابهًا مع محاولات هبوط المركبة رينجر الفاشلة في عام 1962 وارتطاماتها المخطط لها بسرعة 100-ميل (160 كـم) في الساعة من الهبوط السهل للمركبة الفضائية سيرفيور 1 باستخدام الصاروخ الكابح للهبوط القابل للتوجيه والخاضع للتحكم بالرادار. وبينما كان كل من المركبة الفضائية لونا 9 والمركبة الفضائية سيرفيور 1 يُعد إنجازًا وطنيًا كبيرًا، استطاعت المركبة سيرفيور 1 فقط الوصول إلى موقع هبوطها باستخدام تقنيات هامة ستكون لازمة للرحلات المأهولة. وبالتالي، اعتبارًا من منتصف الستينيات، بدأت الولايات المتحدة تحرز تقدمًا على الاتحاد السوفيتي فيما يُسمى بسباق الفضاء لإنزال رجل على القمر.
وكان إحراز التقدم في مجالات أخرى ضروريًا قبل إرسال مركبات فضائية مأهولة عقب المركبات الفضائية غير المأهولة إلى سطح القمر. وكان تطوير الخبرات لتنفيذ عمليات الطيران في المدار القمري ذا أهمية خاصة. واستخدمت جميع محاولات المركبات الفضائية رينجر وسيرفيور ولونا للهبوط على القمر مسارات طيران من الأرض سارت مباشرة خلالها إلى سطح القمر دون وضع المركبة الفضائية في المدار القمري في بادئ الأمر. ومثل هذا الصعود المباشريستخدم حدًا أدنى من كمية الوقود اللازمة للمركبة الفضائية غير المأهولة خلال رحلة في اتجاه واحد.
في المقابل، تحتاج المركبات المأهولة وقودًا إضافيًا عقب الهبوط على القمر لتمكين رحلة العودة إلى الأرض بالنسبة للطاقم. وترك هذه الكمية الهائلة من الوقود اللازمة لرحلة العودة إلى الأرض في المدار القمري حتى استخدامه بشكل فعلي لاحقًا في المهمة أكثر كفاءة بكثير من أخذ الوقود إلى سطح القمر عند الهبوط على سطح القمر ثم أخذه مرة أخرى إلى الفضاء الأمر الذي يعني العمل ضد الجاذبية القمرية. وتؤدي مثل هذه الاعتبارات منطقيًا إلى وضع الخطوط العامة لرحلة ملتقى مدار القمر من أجل إجراء هبوط مأهول على سطح القمر.
وبناءً عليه، بدءًا من منتصف الستينيات تقدم كل من الولايات المتحدة واتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفيتية بشكل طبيعي نحو إرسال بعثات تميزت بإجراء عمليات في المدار القمري باعتبارها شرطًا مسبقًا أساسيًا لتحقيق هبوط مأهول على سطح القمر. وكانت الأهداف الرئيسية لهذه الرحلات المبدئية غير المأهولة تتمثل في رسم الخرائط الفوتوغرافية واسعة النطاق لكامل سطح القمر لتحديد مواقع الهبوط المأهول، وبالنسبة للسوفييت، فحص إعداد الاتصالات اللاسلكية التي سيتم استخدامها في عمليات الهبوط السهل في المستقبل.
ومن بين الاكتشافات الهامة غير المتوقعة من المركبات المدارية القمرية الأولية اكتشاف كميات هائلة من المواد الكثيفة أسفل سهول القمر. ويمكن لتركيزات الكتلة هذه («تركيزات الكتلة») إرسال المهمة المأهولة على نحو خطير خارج المسار خلال الدقائق النهائية للهبوط على سطح القمر عند استهداف منطقة هبوط صغيرة نسبيًا تكون سلسة وآمنة. كما تم اكتشاف أن تركيزات الكتلة على مدى فترة أطول من الزمن تسبب اضطرابًا للأقمار الصناعية منخفضة الارتفاع حول القمر، الأمر الذي يجعل مداراتها غير مستقرة والتسبب في حدوث تصادم حتمي على سطح القمر خلال فترة قصيرة نسبيًا تتراوح من شهور إلى سنوات قليلة. وبالتالي تصبح جميع الأقمار الصناعية للمركبات المدارية القمرية حتمًا «مركبات هبوط قمرية» غير مقصودة في نهاية مهامها.
ويمكن أن ينطوي التحكم في موقع الارتطام بالنسبة للمركبات المدارية القمرية على قيمة علمية. على سبيل المثال، في عام 1999 كانت هناك رغبة أن تصطدم المركبة المدارية لونار بروسبيكتور التابعة لوكالة ناسا عمدًا بمنطقة قاتمة بشكل دائم من Shoemaker Crater بالقرب من القطب الجنوبي للقمر. وكانت هناك آمال أن الطاقة الناتجة عن الارتطام سوف تعمل على تبخير كميات الجليد المخبأة المشتبه بها في الحفر وتحرير كميات بخار الماء التي يمكن الكشف عنها من الأرض. ولم تتم ملاحظة أي من هذه الكميات من البخار. ومع ذلك، تم إرسال قارورة صغيرة من الرماد من جسم العالم القمري الرائد يوجين شوميكر بواسطة المركبة الفضائية لونار بروسبيكتور إلى أحد الأماكن على سطح القمر سُمي على اسمه تكريمًا له - وحاليًا تُعتبر البقايا البشرية الوحيدة الموجودة على سطح القمر حتى الآن.