ルナ１６号は月に着陸してサンプルを地球に持ち返った最初の探査機で、旧ソ連初のサンプル・リターン・ミッションとなった。これは米国が１９６９年に打ち上げた宇宙船アポロ１１号および１２号に続く、第３番目のサンプル・リターンミッションとなった。
自動無線局でもあったルナ１６号は、地球軌道に打ち上げられた後。９月２２日に中間軌道修正を行い、９月１７日に一周１１１ｋｍの月の円軌道に入った。その後、エンジンに点火して近地点１５．１ｋｍの楕円軌道に移行した。９月２０日、主制動エンジンが作動し始めて月面への降下を始めた。上空２０ｋｍで制動エンジンが停止し、探査機は秒速２．４ｋｍでフリーフォール（自由落下）により、予定通りウエッブ・クレーターの約１９９ｋｍ西に位置する「豊穣の海」に着陸した。この降下は太陽が没してから約６０時間後に行われた、初の暗闇の中での月面着陸であった。
ルナ１６号は下降機と（地球に戻る）上昇機が組み合わされた円筒形の機体で、下降機には燃料タンク、着陸レーダーおよびエンジンが取り付けされており、機体からは４本の着陸脚がせり出している。この他テレビカメラ、放射線と気温のモニター、交信機、サンプル採取用のドリルが装着されていた。下降機は上昇機の打ち上げ台にも使われた。上昇機は下降機の上に装着された頭部が丸い小型の円筒形のカプセルで、その中には採集されたサンプルを保存する密封容器が収納されていた。
９月２１日、ドリルは月面の３５ｃｍの深さまで貫入してレゴリス（月面を覆っているささしたきめ細かい土のような物質）を採取した。しかし、それ以降は硬い岩石か大きな岩石の破片に阻まれた。２５時間２６分の採取活動で、合計１０１ｇのサンプルが採取された。９月２４日、上昇機は中間軌道修正を行わず直接地球の弾道軌道に入り、パラシュートを展開してカザフスタンの南東８０ｋｍの地点に着地した。下降機は月面に残り、月の気温および放射線のデータを送信してきた。
１９７２年２月１４日および８月９日打ち上げられたルナ２０号と最後の２４号もサンプル・リターン・ミッションで、ルナ１６号と併せて合計２００ｇのサンプルが採集された。 |
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