2 января 1959 года Советским Союзом был осуществлен запуск первой автоматической межпланетной станции «Луна-1» .

Старт и полет всех трех ступеней ракеты 8К72 с автоматической межпланетной станцией «Луна-1» прошли нормально. А 3 января 1959 года специальным устройством третьей ступени ракеты было выпущено облако натрия массой 1 килограмм. Это облако в течение нескольких минут наблюдали с Земли как комету шестой звездной величины.

Однако, большие ошибки системы радиоуправления «Луна-1» не позволили АМС выйти на необходимую орбиту. В результате, вместо запланированного столкновения с Луной через 34 часа после старта, станция пролетела мимо на расстоянии 5995 километров от поверхности Луны. 

Через 62 часа после старта связь со станцией была потеряна из-за окончательной разрядки бортовых аккумуляторов (по расчетам, время их действия было не более 40 часов). На расстоянии в 500 000 километров от Земли АМС «Луна-1» вышла на гелиоцентрическую орбиту, став первым искусственным спутником Солнца с периодом обращения примерно 450 суток.

Среди выдающихся научных результатов, полученных в ходе полёта «Луны-1», можно отметить следующие: 

При помощи бортового магнитометра впервые был зарегистрирован внешний радиационный пояс Земли. 

При помощи ионных ловушек и счётчиков частиц были осуществлены первые прямые измерения параметров солнечного ветра. 

Был успешно выполнен эксперимент по созданию искусственной кометы. 3 января в 3:56:20 по московскому времени, на расстоянии в 119500 км от Земли из станции было выпущено облако паров натрия (1 кг); рассеиваясь в вакууме, облако светилось оранжевым светом в течении нескольких минут и наблюдалось с Земли как слабая звезда 6-й величины. 

Было установлено отсутствие у Луны значительного магнитного поля. 

АМС «Луна-1» стала первым в мире космическим аппаратом, достигшим второй космической скорости, преодолевшим притяжение Земли и ставшим искусственным спутником Солнца.

Запуском станции «Луна-1» начаты многолетние исследования Луны с помощью автоматических станций, в ходе которых был накоплен колоссальный научный материал.

Станция «Луна-3» (4.10.1959г.) передала на Землю первые фотографии поверхности обратной стороны Луны, полученные с расстояния 40 000 км. «Луна-9» (31.01.1966г.) впервые осуществила «мягкую» посадку на поверхность Луны, доставив комплекс измерительной аппаратуры, передавшей на Землю панораму лунной поверхности. «Луна-0» (31.03.1966 г.) – первый искусственный спутник Луны, совершивший вокруг нее 460 оборотов и передавший на Землю данные о лунных магнитном и гравитационном полях.

Станция «Луна-13» (21.12.1966г.) впервые совершила рейс Земля – Луна – Земля и доставила на Землю образцы лунного грунта. Наконец, «Луна-17» доставила на Луну первую научную самоходную лабораторию – «Луноход-1», которая около года передавала на Землю данные о лунном грунте и других характеристиках поверхности Луны и окололунного пространства.

16 июля 1969г. на Луне побывала первая американская экспедиция на межпланетном корабле «Аполлон-11». Полет первых людей на Луну стал триумфом американской науки и техники. В течение трех лет американцы организовали шесть экспедиций на Луну. Полученные при этом научные данные представляют ни с чем не сравнимый интерес. Однако стоимость таких экспедиций чрезвычайно высока. Поэтому в дальнейшем детальные исследования Луны и окололунного пространства продолжались с помощью автоматических станций.