Лунный модуль "Apollo 11" сел в 20 часов 17 минут и 42 секунды, то есть всего через час с небольшим после расчетного времени посадки "Луны-15". И уже 21 июля Армстронг ступил на поверхность Луны. А в 17 часов 54 минуты того же дня взлетная ступень "Eagle" покинула Луну, унося с собой первые образцы грунта. Но еще до этого, в 15 часов 47 минут, на "Луне-15" наконец-то включилась тормозная двигательная установка. Сделав по лунной орбите 52 витка, станция пошла на посадку. Но касание Луны произошло не через 6 минут согласно расчетам, а через 4. Станция буквально врезалась в Луну. Дело в том, что советские баллистики тогда еще точно не знали рельеф предполагаемого района посадки (12° с. ш, 60° в. д.). А там оказалась достаточно высокая гора — в нее и угодила станция.
В 1969 году Советский Союз еще дважды пытался с помощью автоматических станций привезти на Землю лунный грунт.
23 сентября была запущена станция "Е-8-5" № 403, но двигатель на блоке "Д" при втором включении не запустился. Просто в блоке на момент запуска не оказалось окислителя (жидкого кислорода), он весь вытек из-за незакрытая разделительного клапана окислителя после первого включения. Станция осталась на низкой околоземной орбите под названием "Космос-300" и через четыре дня сгорела в атмосфере.
Схожая судьба ожидала и станцию "Е-8-5" № 404. Ее запустили 22 октября. Из-за отказа одного из блоков радиокомплекса обратные развороты головного блока были проведены со значительной ошибкой. В результате к моменту второго включения двигателя головной блок оказался неправильно ориентирован в пространстве. После отработки разгонного импульса автоматическая станция и разгонный блок вошли в плотные слои атмосферы над акваторией Тихого океана. В официальном сообщении ТАСС этот аппарат получил наименование "Космос-305".
Следующая станция "Е-8-5" № 405, запущенная 6 февраля 1970 года, потерпела аварию из-за неправильной работы ракеты-носителя: при запуске двигательной установки второй ступени — в результате отказа сигнализатора давления в камере сгорания одного из двигателей прошла команда на их отключение.
Только станции "Е-8-5" № 406 повезло" Она была запущена с космодрома Байконур 12 сентября 1970 года с помощью четырехступенчатой ракеты-носителя "Протон-К" и получила наименование "Луна-16".
17 сентября она вышла на селеноцентрическую орбиту с высотой в апоселении 118,6 км и в периселении 102,6 км. Первая коррекция орбиты, проведенная 18 сентября, обеспечила прохождение аппарата над выбранным районом посадки с одновременным понижением высоты периселения до 20,8 км. С помощью второй коррекции 19 сентября перицентр был понижен до 11,86 км.
20 сентября была вновь включена двигательная установка, которая обеспечила торможение и сход "Луны-16" с орбиты. Высота над поверхностью Луны на начало торможения составила 13,28 км, а на момент выключения двигателя — 2,45 км. После выключения двигателя аппарат в течение 43 секунд совершал свободное падение. На высоте 600 м от поверхности вновь начал работать основной двигатель станции в режиме регулируемой тяги в соответствии с выбранной программой управления и поступающей информацией от доплеровского измерителя скорости "ДА-018" и радиовысотомера "Вега". На высоте 20 м скорость станции была снижена примерно до 2 м/с. Здесь основной двигатель был выключен и дальнейшее торможение происходило с помощью двигателей малой тяги. На высоте около 2 м по команде от гамма-высотомера "Квант" они были выключены, и 20 сентября в 5 часов 18 минут по времени Гринвича автоматическая станция "Луна-16" совершила мягкую посадку на поверхность Луны в районе Моря Изобилия, в точке с координатами 0°41′ ю. ш. 56°18′ в. д. Отклонение от расчетной точки посадки составило 1,5 км.
После посадки было определено положение станции на лунной поверхности, а с помощью телефотометров были предприняты попытки получить изображения места бурения. Всего было три включения телефотометров. Из-за недостаточной освещенности изображения места бурения получено не было. На двух изображениях была видна Земля в виде светлого пятна.
Затем по команде с Земли было включено грунтозаборное устройство, и начались операции по забору фунта, включая бурение фунта до глубины 35 см, причем без разворота по азимуту. Взятые образцы фунта были помещены в контейнер возвратной ракеты и загерметизированы.
Старт возвратной ракеты с поверхности Луны с образцами лунного грунта состоялся 21 сентября. Продолжительность обратного перелета составила 84 часа. При снижении вертикальной скорости до 250 м/с на высоте 14,5 км была введена в действие парашютная система, и 24 сентября 1970 года спускаемый аппарат совершил мягкую посадку в 80 км юго-восточнее Джезказгана.
Главным результатом полета "Луны-16" стала первая в мире доставка автоматическим аппаратом на Землю образцов лунного фунта. Общая масса колонки фунта, доставленного "Луной-16", составила 101 г.
После вскрытия капсулы в Институте геохимии и аналитической химии АН СССР имени Вернадского выяснилось, что бур заполнен сыпучим лунным грунтом — реголитом, представляющим собой разнозернистый темно-серый (черноватый) порошок, который легко формуется и слипается в отдельные рыхлые комки. Эта особенность существенно отличает грунт (реголит) от земной бесструктурной пыли; по этому свойству он напоминает влажный песок или комковатую структуру земных почв.
Следовало закрепить успех, однако лунные трассы вновь продемонстрировали, сколь несовершенна создаваемая людьми космическая техника.
Автоматическая станция "Е-8-5" № 407, получившая официальное название "Луна-18", была запущена с космодрома Байконур 2 сентября 1971 года. На трассе перелета к Луне 4 и 6 сентября были выполнены коррекции траектории.
При подлете к Луне 7 сентября 1971 года "Луна-18" вышла на орбиту искусственного спутника Луны. Однако из-за методической ошибки включение тормозной двигательной установки прошло на 15 секунд раньше расчетного времени, в результате чего параметры окололунной орбиты после первого торможения сильно отличались от расчетных.
Для обеспечения посадки станции в расчетный район Луны должны были быть проведены две коррекции, причем после второй коррекции высота орбиты в периселении должна была составлять 16–17 км. С целью экономии топлива было принято решение ограничиться одной коррекцией орбиты, которая была проведена вне зоны радиовидимости. Положение осложнилось тем, что в результате включения двигателя вместо расчетных высот 16,9 км и 123,9 км — фактически были получены 93,4 км и 180,3 км. С целью исправления траектории в зоне радиовидимости была проведена дополнительная коррекция
11 сентября 1971 года была включена двигательная установка для схода с орбиты. Однако в результате ненормальной работы двигателя стабилизации получился перерасход горючего, и станция упала на Луну.
Несмотря на провал очередной миссии, 14 февраля 1972 года была запущена автоматическая станция "Луна-20" ("Е-8-5" № 408). 18 февраля она была переведена на круговую селеноцентрическую орбиту, а 19 августа на эллиптическую орбиту с максимальной высотой над поверхностью Луны 100 км и минимальной высотой 21 км.
21 февраля автоматическая станция "Луна-20" совершила мягкую посадку в точке с координатами 3°32′ с. ш. 56°33′ в. д., на участке лунного материка, примыкающего к северо-восточной оконечности Моря Изобилия.
После посадки было определено положение станции на лунной поверхности, а с помощью телефотометров получены изображения лунной поверхности, по которым ученые на Земле выбрали место взятия образцов лунной породы. По команде было включено фунтозаборное устройство, и начались операции по забору фунта. В процессе забора фунта дважды срабатывал автомат защиты по току, бурение приостанавливалось, и его снова возобновляли по командам с Земли.