Итак, отправить человека на Луну у советских конструкторов не получилось. Но прямо признать свое поражение Советский Союз не захотел. Тут-то и пригодились заявления некоторых деятелей, что советские космонавты никогда и не собирались на Луну. Мол, с самого начала предполагалось послать туда автоматические станции.
В 1968 году, когда стало ясно, что СССР отстает в лунной гонке, возникла оригинальная идея доставить с Луны грунт до того, как туда высадятся американцы.
Предложение создать ракетно-космическую систему для доставки на Землю лунного фунта было подписано 10 января 1968 года, а 28 февраля 1968 года уже был утвержден эскизный проект аппарата. Тогда в НПО имени Лавочкина создавались луноход "Е-8" для передвижения космонавта по Луне и станция "Е-8ЛС" для съемок с орбиты Луны предполагаемых районов посадок беспилотных и пилотируемых лунных кораблей комплекса "Л-3". Для этих аппаратов была разработана специальная посадочная ступень "КТ". Руководитель НПО Георгий Николаевич Бабакин предложил использовать ее в аппарате для доставки на Землю лунного грунта, названном "Е-8-5". Если бы все прошло штатно, то маленький спускаемый аппарат через 11 суток и 16 часов доставил бы на Землю 100 граммов лунного грунта.
Посадочная ступень была доработана следующим образом. На ней было установлено грунтозаборное устройство (ГЗУ), которое состояло из бурового станка с системой электрических приводов и бурового снаряда, механизма выноса ГЗУ — штанги, на которой был укреплен буровой станок, и приводов, перемещающих штангу в вертикальной и горизонтальной плоскостях (по азимуту и углу места).
Для выбора места бурения (азимута разворота ГЗУ) на посадочной платформе были установлены два телефотометра. Для освещения зоны работы грунтозаборного устройства параллельно телефотометрам были установлены светильники.
Приборный отсек, имеющий форму тора, служил стартовой площадкой для возвратной ракеты. Возвратная ракета представляла собой самостоятельный ракетный блок с однокамерным жидкостным реактивным двигателем и системой из трех сферических баков с компонентами топлива тетроксид азота и несимметричный диметилгидразин. Диаметр центрального бака — 67 см, диаметр каждого из периферийных баков — 53 см. Для стабилизации ракеты на активном участке служили рулевые сопла. На центральном баке был укреплен цилиндрический приборный отсек диаметром 56 см, внутри которого установили электронные счетно-решающие и гироскопические приборы системы управления ракетой, приборы бортового радиокомплекса метрового диапазона с телеметрической системой, аккумуляторные батареи и приборы бортовой автоматики. Учитывая малое время полета возвратной ракеты, в системе энергопитания использовали одноразовые серебряно-цинковые батареи. На внешней поверхности приборного отсека были установлены четыре штыревые приемно-передающие антенны.
В верхней части приборного отсека с помощью металлических стяжных лент был прикреплен спасаемый аппарат сферической формы массой 36 кг, который отделяется от ракеты по радиокоманде с Земли. Спасаемый аппарат представлял собой металлический шар диаметром 50 см, на внешней поверхности которого нанесли теплозащитное покрытие из асбо-текстолитового наружного слоя и наполнителя из стеклотекстолитовых сот, предохраняющее аппарат с установленным внутри него оборудованием от воздействия высоких температур при входе в атмосферу Земли.
Внутренний объем возвращаемого аппарата был разделен на три изолированных отсека. В одном из них конструкторы расположили радиопеленгационные передатчики УКВ-диапазона, обеспечивающие возможность обнаружения возвращаемого аппарата при спуске на парашюте на Землю, серебряно-цинковую аккумуляторную батарею, элементы автоматики и программновременное устройство, управляющее вводом в действие парашютной системы.
Во втором отсеке находился парашют, четыре упругие антенны пеленгационных передатчиков, два наполненных газом эластичных баллона, обеспечивающих необходимое положение возвращаемого аппарата на поверхности Земли после посадки.
Третьим отсеком был цилиндрический контейнер для грунта, взятого с поверхности Луны. В контейнере с одной стороны имелось приемное отверстие, герметично закрываемое специальной крышкой после помещения в него лунной породы.
Кроме всего прочего, на посадочной ступени был установлен вымпел, а на спасаемом аппарате — знак государственной принадлежности.
Станция "Е-8-5", как и "Е-8", была достаточно тяжелой — 5725 кг. Аппарат должен был сначала выводиться на орбиту вокруг Земли. Для этого использовалась ракета "Протон-К" ("УР-500К").
Схема полета от момента старта с Земли и до посадки на Луну полностью повторяла схему полета станций с луноходами за исключением того, что существовали жесткие ограничения по выбору мест посадки. Эти ограничения диктовались условиями прямого старта возвратной ракеты к Земле после забора грунта. При этом время старта возвратной ракеты также имело жесткие временные рамки.
Через 588 секунд после старта отключался двигатель третьей ступени и запускался разгонный блок 11С824 (блок "Д" от ракетного комплекса "Н1-ЛЗ"). На 958-й секунде аппарат "Е-8-5" с блоком "Д" выходил на околоземную орбиту. Через 35 минут после запуска раскрывалось посадочное устройство станции, через 66 минут — проводилась ориентация комплекса, через 70 минут — двигатель блока "Д" запускался повторно и переводил станцию на траекторию полета к Луне. В ходе перелета предусматривались две коррекции. Через 4 суток 7 часов после старта "Е-8-5" выходила на окололунную орбиту с высотой 120 км и периодом обращения 2 часа. Через сутки должна была проводиться первая коррекция для снижения над выбранной точкой посадки до высоты 20 км, а еще сутки спустя — вторая с целью подправить плоскость подхода аппарата к точке посадки. Наконец через 7 суток 16 часов запускалась тормозная двигательная установка, и 6 минут спустя станция совершала посадку на поверхность Луны.
После забора образца лунного грунта и через 8 суток 18 часов после взлета с Земли со станции к Земле стартовала верхняя ступень, а через 11 суток 16 часов ее спасаемый аппарат совершал посадку на территории Советского Союза.
Однако в космонавтике часто происходит все не так, как планируется.
16 июня 1969 года во время первого старта станции "Е-8-5" № 402 не произошел запуск двигательной установки блока "Д". Причиной была ошибка в схеме системы управления — при сбросе среднего переходника блока "Д" произошло размыкание бортовой цепи, из-за чего не прошла команда на запуск двигателя. Станция погибла.
И вот — 13 июля 1969 года. В 2 часа 54 минуты 41 секунду по времени Гринвича стартовала станция "Е-8-5" № 401, получившая в официальных сообщениях наименование "Луна-15". Вслед за ней 16 июля в 13 часов 32 минуты из Космического центра имени Кеннеди был запущен "Apollo 11".
17 июля ровно в 10 часов "Луна-15" вышла на селеноцентрическую орбиту. А дальше в официальных сообщениях ТАСС о полете аппарата начались судорожные метания. Сначала сообщалось о двух коррекциях, проведенных 19 июля. Однако в итоговом сообщении ТАСС о полете станции значились коррекции 18 и 19 июля, как это и должно было быть по плану. Странно выглядела и орбита станции после первой коррекции: вместо круговой высотой 120 км она была эллиптической с апоселением в 221 км и периселением в 95 км, хотя период обращения (2 часа и 3,5 минуты) был близок к расчетному. Вторая орбита практически соответствовала расчетной.
Так или иначе, но 19 июля к Луне прибыл "Apollo" и в 17 часов 22 минуты вышел на селеноцентрическую орбиту.
Если исходить из расчетной программы полета и итогового сообщения ТАСС, то первый возможный момент посадки у советской станции наступил 20 июля около 19 часов. Но "Луна-15" так и осталась на орбите. Существует как минимум три версии этого. Первая — на борту были неполадки, вторая — гравитационное поле Луны не было достаточно изучено, потому станцию решили держать для его изучения еще сутки, последняя — США обратились к СССР с просьбой не проводить активных работ со станцией, чтобы не помешать посадке "Apollo".