В начале 28 января 1958 г. С. Королев и М. Келдыш направили в ЦК КПСС письмо, в котором сформулировали основные направления советской лунной программы. Главными задачи на первом этапе стали попадание в видимую поверхность Луны, облет Луны и фотографирование ее обратной стороны. После одобрения правительства работа началась по трем основным проектам: Е-1 - попадание в поверхность Луны, Е-2 - облет Луны и фотографирование ее обратной стороны, Е-3 - предполагал доставку на Луну и подрыв на ее поверхности ядерного заряда. Инициатор последнего проекта был академик Я. Зельдович. Поскольку на то время возможность мягко посадить станцию на Луну отсутствовала, по мысли ученых ядерный взрыв должен был доказать, что аппарат не промахнулся мимо цели. Впоследствии Зельдович сам отказался от своей идеи как слишком опасной.
Первоочередной задачей было достижение лунной поверхности и доставка туда советского вымпела. Для этого была создана серия станций «Луна-1», которые стартовали на РН «Восток-Л». Три запуска станций «Луна-1» с сентябре-декабре 1958 г. закончились взрывом ракеты-носителя. Станция, запущенная 2 января 1959 г., пролетела мимо Луны и стала первым искусственным спутником Солнца. Через полгода в результате аварии ракеты-носителя была утеряна новая модификация станции - «Луна-2». Успех пришел в сентябре 1959 г., когда станция «Луна-2» врезалась в поверхность Луны в районе моря Ясности.
Теперь, когда советский космический аппарат первым в мире достиг поверхности Луны, необходимо было сфотографировать невидимую сторону спутника Земли. Эта миссия была возложена на станцию «Луна-3», запушенную 4 октября 1959 г. Аппарат заснял почти половину поверхности Луна и, после проявления пленки на борту, с помощью фототелевизионной системы передал изображение на Землю.
