15 сентября 1968 г. стартовал очередной корабль «7К-Л1» № 9 и под именем «Зонд-5» начал выход на траекторию облета Луны. В качестве пассажиров на нем находились черепахи. 18 сентября он облетел Луну на расстоянии 1960 км от ее поверхности. Во время рейса впервые была сфотографирована Земля с расстояния 85 тысяч км. 21 сентября СА корабля вошел в атмосферу Земли со второй космической скоростью и, снижаясь по баллистической траектории, благополучно приводнился в акватории Индийского океана, где был подобран советскими моряками. Хотя сообщение ТАСС говорило о посадке в расчетной точке, но штатным местом посадки все же была территория Казахстана. А в водах Индийского океана «Зонд-5» оказался из-за несвоевременного выключения системы автономного управления, ошибок в работе датчика Земли и, опять-таки, загрязнения оптических поверхностей звездного датчика. Все это вообще ставило под угрозу возвращение спускаемого аппарата. Но специалисты группы управления, используя единственный оставшийся исправным оптический прибор — солнечный датчик — в течение 20 часов раскачивали корабль из стороны в сторону с помощью двигателей ориентации, постепенно набирая необходимый корректирующий импульс, обеспечивающий его попадание в требуемый коридор при входе в атмосферу.
Орбитальный корабль «Союз» (7К-ОК).
1 — штырь активного агрегата стыковки; 2 — отсек агрегата стыковки без внутреннего люка-лаза; 3 — бытовой отсек; 4 — антенна системы «Игла»; 5 — кресло «Казбек»; 6 — спускаемый аппарат; 7 — двигатель причаливании и ориентации; 8 — приборный отсек; 9 — агрегатный отсек; 10 — тороидальный приборный отсек; 11 — корректирующе-тормозная двигательная установка; 12 — антенна поиска и сближения; 13 — радиатор системы терморегулирования; 14 — датчик инфракрасной вертикали; 15 — солнечная батарея (в сложенном положении); 16 — визир-ориентатор; 17 — выходной люк; 18 — поручень
Корабль 7K-Л1 (11Ф91) с разгонным блоком Д
1 — опорный конус, сбрасываемый перед стартом к Луне, 2 — кресла космонавтов с ложементами, 3 — переходной отсек, 4 — приборный отсек, 5 — агрегатный отсек с корректирующей двигательной установкой, 6 — переходная ферма, 7 — сферический бак с окислителем, 8 — торовый бак с горючим, 9 — двигательная установка разгонного блока, 10 — блок обеспечения запуска, 11 — переходная межбаковая ферма, 12 — хвостовая юбка корабля, 13 — приборно-агрегатный отсек корабля, 14 — панель солнечных батарей (сложена), 15 — спускаемый аппарат
Лунный комплекс «Союз» (7К-9К-11К)
1 — приборно-агрегатный отсек корабля 7К, 2 — спускаемый аппарат корабля 7К, 3 — бытовой отсек пилотируемого корабля 7К, 4 — разгонный блок 9К, 5 — навесной отсек стыковки разгонного блока 9К, 6 — корабль-танкер 11К с компонентами топлива для заправки разгонного блока
Спустя три месяца (21–27 декабря 1968 г.) Луну облетел американский Apollo 8. Разница заключалась в том, что являясь по сути двухместным пилотируемым кораблем, «7К-Л1» № 9 летал без экипажа, а в командном отсеке Apollo 8 вернулись на Землю после 10-ти кратного облета ночного светила три человека: Ф. Борман, Дж. Ловелл и У. Андерс. Интересно, что первоначально программа полета Apollo 8 предусматривала лишь продолжение его испытаний на околоземной орбите, но полет «Зонда-5» вынудил американцев пойти на рискованный шаг и отправить людей к Луне. После запуска первого спутника и полета Гагарина высадка на Луну стала для США программой национального престижа, и пропустить в очередной раз русских вперед себя американцы просто не имели права.
«7К-Л1» № 12 стартовал 10 ноября 1968 г., а ТАСС сообщил о запуске космического аппарата «Зонд-6». Программа его полета, в основном, была выполнена: корабль успешно облетел Луну, сфотографировал ее поверхность с расстояния 8000 и 2600 км, а его спускаемый аппарат 17 ноября осуществил управляемый спуск на территорию Советского Союза. Однако на шестые сутки полета была зафиксирована разгерметизация спускаемого аппарата до 380 мм рт. ст., а на участке спуска давление упало до 25 мм рт. ст. В результате преждевременно, на высоте 5300 м, прошла команда на отстрел стренг парашютной системы, и аппарат упал прямо на космодроме Байконур в 16 км от площадки, с которой стартовал в космос. Подобных случаев «точного возвращения» история мировой космонавтики ни до, ни после этого не знала. В разбившемся СА находилась фотопленка космических съемок и много другой ценной информации, включая записи автономного регистратора, необходимые для анализа причин аварии. Однако там же стояла система подрыва с зарядом около 10 кг тротила, состояние которой после удара о землю было неизвестно. Сам СА был смят и разорван, он вошел в землю так, что возвышался над ее поверхностью не более, чем на метр. В том месте, где по оценке картины деформаций, мог располагаться заряд, шаг за шагом сотрудники ОКБ-1 снимали элементы корпуса и внутренней конструкции. Наконец, заряд был демонтирован и подорван в степи. Опаснейшая операция успешно завершилась. Благодаря спасенной фотопленке впервые были получены цветные фотографии Луны.