Бытовой отсек предназначен для отдыха космонавтов, для шлюзования при выходах членов экипажа в открытый космос. Он находится над СА и соединен с ним через люк. Состоит из двух полусфер радиусами 1,1 м и 1,15 м, с короткой конической вставкой. Верхняя полусфера такая же, как у БО корабля «Союз». Нижняя полусфера с увеличенным радиусом для люка диаметром 80 см, обеспечивающего проход космонавта в лунном скафандре. В БО размещены стойка для хранения скафандров «Орлан» и «Кречет-94» (для пилота ЛК), запасы продуктов питания и воды, кинофотоаппаратура и другие системы, используемые до старта к Земле. На ЛОКе, в отличие от «Союзов», рабочее место космонавта при сближении и стыковке и соответствующая аппаратура находятся не в СА, а в БО, чтобы не возвращать их к Земле. На верхней полусфере установлен выпуклый сферический блистер с иллюминатором для прямого наблюдения за процессом сближения и стыковки, пультом управления и средствами фиксации космонавта в скафандре на рабочем месте. Снаружи на БО имеются антенны системы сближения «Контакт», радиосвязи, поручни для перемещения космонавта по внешней поверхности.

Кроме обитаемых в составе ЛОКа были следующие отсеки.

Приборный отсек с размещенной в нем основной частью аппаратуры расположен ниже СА. Агрегатный отсек с находящимся в нем ракетным блоком «И» с двигательной установкой для маневрирования на орбите спутника Луны, разгона корабля к Земле и коррекции траектории. Энергоотсек с электрохимическим генератором и баками для хранения жидкого водорода и кислорода. Над бытовым отсеком располагался отсек двигателей ориентации комплекса с запасом топлива и стыковочный узел. Корпус корабля покрыт многослойной экранно-вакуумной теплоизоляцией. В нижней части ЛОК имеется базовый шпангоут, стыкуемый с верхней частью переходника, внутри которого находится ЛК.

Лунный посадочный корабль (ЛК) состоит из двух частей: лунного посадочного агрегата и лунного взлетного аппарата. Масса ЛК перед спуском на Луну 5560 кг, при взлете с нее — 3800 кг, высота 5,2 м, размер по развернутым опорам посадочного аппарата — 5,4 м (рис. 4.4.3).

Лунный посадочный агрегат (ЛПА) играет роль шасси при посадке ЛК и состоит из корсета ферменной конструкции максимальным диаметром 2,27 м и лунного посадочного устройства (ЛПУ). На ЛПУ имеются четыре опорные стойки с двумя подкосами каждая, снабженные амортизаторами. На нижних торцах стоек установлены полусферические опоры, заполненные алюминиевыми сотами, деформация которых при контакте с поверхностью Луны позволяет гасить значительную часть энергии. Около верхней части стоек на корсете установлены соплами вверх твердотопливные ракетные двигатели прижатия, которые включаются в момент касания опоры поверхности Луны и «припечатывают» ЛК к грунту, исключая его подпрыгивание и опрокидывание. На ЛПА размещается герметичный навесной приборный отсек с аппаратурой, комплексная исследовательская установка массой 105 кг и другое оборудование, предназначенное для использования до старта ЛК.

Лунный взлетный аппарат (ЛВА) состоит из кабины космонавта, приборного отсека, отсека двигателей ориентации и ракетного блока «Е».

Кабина космонавта — обитаемый герметичный отсек размером 2,3 × 3,0 м, собранный из двух полусферических сегментов. В передней части кабины имеется полусферическая вогнутость с иллюминатором. Космонавт в скафандре «Кречет-94» специальным приспособлением фиксируется стоя перед иллюминатором. Кресло пилота отсутствует для экономии объема и массы. Широкий обзор и установленное на иллюминаторе коллиматорное устройство, на которое с помощью оптической системы проецируется место посадки с углом обзора 7°, позволяют космонавту наблюдать процесс автоматической посадки ЛК. В случае необходимости он может перейти на ручное управление посадкой, регулируя тягу двигателя блока «Е» и используя двигатели ориентации. Перед космонавтом расположена приборная доска, справа от него — пульт управления ЛК. Система управления позволяет выполнить всю программу полета ЛК в автоматическом режиме. В ее составе бортовая вычислительная машина и трехосная гиростабилизированная платформа. В верхней части кабины, над вогнутостью, имеется еще один иллюминатор и широкоугольный визир, позволяющий космонавту наблюдать процесс стыковки с ЛОК и ориентировать свой корабль. На левой стороне кабины расположен открывающийся внутрь овальный люк для прохода. В кабине размещается система жизнеобеспечения. Азотно-кислородная атмосфера кабины с давлением 560 мм рт. ст. позволяет космонавту открывать гермошлем скафандра для приема воды и пищи. Над люком в задней части кабины снаружи установлена видеокамера, поле зрения которой позволяет наблюдать все действия космонавта при спуске и подъеме по трапу, а также на поверхности Луны.

Приборный отсек, герметичный, с размещенными в нем приборами и агрегатами, врезан снаружи в заднюю часть кабины за спиной космонавта. Отсек двигателей ориентации с запасами топлива и расположенным на верхнем торце стыковочным узлом, представляющим собой плоскую плату диаметром 1,08 м с сотовыми ячейками, находится сверху на кабине. Ракетный блок «Е» жестко крепится к нижней части ЛВА. Он обеспечивает гашение скорости спуска ЛК с высоты 1–3 км и горизонтальный маневр при посадке на дальности до нескольких сот метров, а также служит для старта и выведения ЛВА на окололунную орбиту. Масса блока «Е» — 2950 кг. Основной и резервный двигатели с тягой каждого 2050 кгс обеспечивают маневрирование ЛК массой 5560 кг при посадке и 3800 кг при взлете в условиях лунной гравитации.

Экспедиция на Луну (рис. 4.4.4) должна была длиться 11–12 суток и предусматривала следующие этапы. Выведение Л3 на ОИСЗ ракетой-носителем H1 (1). Через сутки — разгон Л3 к Луне блоком «Г» (2) и его отделение. Доразгон блоком «Д» до заданной скорости на траекторию полета к Луне, две коррекции траектории (3), торможение для перевода Л3 на круговую окололунную орбиту (4), коррекция орбиты для перевода на эллиптическую орбиту. Выход космонавта в скафандре (шлюзование через бытовой отсек) из ЛОКа и переход через открытый космос в кабину ЛК.

Отделение ЛК с блоком «Д» от ЛОКа (6). Ориентация ЛК, после включения двигателя блока «Д» торможение связки (блок «Д» — ЛК) и сход с орбиты (7). На высоте 1,5–2 км отделение пустого блока «Д» и увод его в сторону. С этого момента автономный полет ЛК: спуск с торможением блоком «Е», маневр, юстировка, посадка на лунную поверхность, амортизация, прижатие (8). В случае невозможности мягкой посадки предусматривалось увеличение тяги двигателя блока «Е» для возвращения ЛК на окололунную орбиту и встречи с ЛОКом.

Пребывание на Луне (9) предполагалось от 6 до 24 часов. Космонавту предстояло определить состояние систем ЛК и скафандра, выйти из ЛК, спуститься на лунную поверхность, установить государственный флаг СССР, развернуть научные приборы, собрать образцы лунного грунта, провести фотографирование ландшафта и телерепортажи с лунной поверхности. Закончив работы на поверхности, он возвращался в корабль, надувал кабину воздухом, закреплял контейнер с образцами лунного грунта, фиксировался сам и отдыхал.

При подготовке к старту необходимо было для включения двигателя выбрать момент определенного расположения ЛОК на орбите относительно ЛК на лунной поверхности. Перед включением двигателя блока «Е» откидывалась кабель-мачта и разрывались электрические и пневмогидравлические связи между ЛВА и ЛПА. Чтобы упорядочить выход газов при работе двигателя, под его сопло выставлялся газоотражательный лоток. Корабль взлетал (10), траектория его выведения плавно изгибалась, и он выходил на исходную окололунную орбиту.