Для проведения сеансов связи с «Луной-18» привлекались радиотехнические средства комплекса «Сатурн-МС» Симферопольского ЦДКС, где располагался и Центр управления полётом (ЦУП). Приём информации с борта осуществлялся расчётом станции КРС с антенной ТНА-400, а выдача радиокоманд (специальных кодограмм, или уставок) на борт - антенной П-200Б. Траекторные измерения проводились в дециметровом диапазоне угломерной системой «Маяк», в которой были задействованы антенны АДУ-1000 комплекса «Плутон» Евпаторийского ЦДКС, передающие антенны РС-10 и приёмные антенны РС-10-2М Щёлковского и Уссурийского ЦДКС. К работе привлекались также суда плавучего радиотелеметрического комплекса «Боровичи», «Кегостров», «Моржовец» и «Невель», которые находились в акваториях Тихого и Атлантического океанов.
На трассе перелёта 4 и 6 сентября была скорректирована траектория, и 7 сентября «Луна-18» вышла на круговую орбиту спутника Луны.
Для отработки новых методов навигации и мягкой посадки именно в горном районе там же, у Моря Изобилия, по радиокомандам Симферопольского ЦДКС осуществлялось неоднократное маневрирование. Одна из коррекций проводилась вне зоны радиовидимости. Телеметрическая информация с борта показала, что параметры орбиты стали существенно отличаться от расчётных. Причина - сбой в работе одного из двигателей стабилизации. Предпринятые усилия по ликвидации нештатной ситуации положительного результата не дали.
11 сентября после выдачи радиокоманды на включение режима посадки на 54-м витке вокруг Луны ЛКА сошёл с орбиты и направился к Луне. Однако прилунение оказалось жёстким, и в 10 ч 47 мин 16,5 с связь с «Луной-18» прервалась в точке с координатами 3° 34'с.ш. и 56° 30'в.д.
Но изучение Селены продолжилось по запланированной программе, которая следующим этапом предусматривала проведение комплекса научных исследований межпланетного, окололунного пространства и Луны с орбиты её искусственного спутника, в том числе и картографическую съёмку Луны в зонах возможных посадок как непилотируемых, так и пилотируемых ЛКА.
Для выполнения такой задачи 28 сентября 1971 г. в 13 ч 00 мин 22 с стартовала PH «Протон-К» с ЛКА Е8-ЛС №202. В открытой печати аппарат был назван «Луной-19» [22].
Общее руководство, оперативное управление, состав сил и средств КИКа в этой миссии остались прежними.
Это был первый представитель ЛКА третьего поколения, предназначенный для научных исследований окололунного пространства и Луны с орбиты её искусственного спутника.
Комплекс состоял из унифицированного базового орбитальнопосадочного блока, созданного для всех ЛКА проекта Е-8, и полезной нагрузки - научной аппаратуры. При этом были оптимально использованы конструктивные узлы и агрегаты, прошедшие лётные испытания в экспедиции «Луны-17» с луноходом на борту. Естественно, не устанавливались трапы для съезда лунохода, посадочное устройство и доплеровская аппаратура. Корпус приборного отсека лунохода служил для электронных систем научных приборов. В связи с изменением условий освещённости на орбите (по сравнению с поверхностью Луны) функции радиатора-охладителя теперь исполняла боковая поверхность отсека. А освободившуюся верхнюю поверхность (верхнее днище), к которой перешли функции радиатора-нагревателя, оснастили дополнительными фотоэлементами, что позволило увеличить мощность солнечной батареи до 240 ватт.
Научная аппаратура включала:
♦ магнитометр СГ-59М (разработка ИЗМИРАН) - для изучения магнитного поля Луны;
♦ патрульный дозиметр РВ-2НЛС (НИИЯФ МГУ) - для изучения солнечных и космических лучей малых энергий, а также для контроля радиационной обстановки;
♦ автоматическую радиометрическую лабораторию АРЛ (ГЕОХИ) -для определения интенсивности и спектрального состава гамма-излучений лунных пород;
♦ аппаратуру СИМ-РМЧ - для определения плотности метеорного вещества в космическом пространстве.
Картографирование лунной поверхности проводилось двумя оптикомеханическими фототелевизионными камерами. Они были аналогичны тем, что устанавливались на луноходе, но были доработаны для условий работы на орбите. Передача на Землю изображений вместе с показаниями радиовысотомера осуществлялось через остронаправленную антенну.
Полёт ЛКА, будущего пятого[20]советского ИСЛ, проходил по уже отработанной программе.
29 сентября и 1 октября группа управления провела необходимые коррекции траектории движения ЛКА. При его подлёте к Луне был проведён сеанс торможения, и 3 октября 1971 г. ЛКА вышел на селеноцентрическую орбиту, близкую расчётной.
6 октября после проведения коррекции с целью понижения перицентра орбиты до 16 км сформировалась нерасчётная орбита с высотой периселения 126 км. Причина - отказ системы управления. В связи с нештатной ситуацией были отменены картографирование и альтиметрирование лунной поверхности. Тем не менее, скорректированная программа научных исследований в течение активного существования «Луны-19» была выполнена полностью.
Практически через год, 26 и 28 сентября 1972 г., чтобы предотвратить быстрое понижение перицентра, которое могло обернуться падением аппарата на Луну, были проведены две коррекции орбиты «Луны-19».
А 21 октября 1972 г., после беспрецедентно длительного пассивного пребывания в космосе, два пробных включения КТДУ подтвердили работоспособность станции. В итоге было проведено 23 цикла гравитационных измерений длительностью от 4 до 14 суток, что позволило уточнить параметры гравитационного поля Луны. За 12 сеансов фотосъёмки удалось передать на Землю 41 фотографию лунной поверхности.
Связь с «Луной-19» прекратилась 31 октября 1972 г. Она проработала 398 суток, совершив более 4000 витков.
Однако по-прежнему требовала решения задача взять образцы грунта из горных районов Луны и доставить их на Землю. Государственная комиссия приняла решение о запуске ЛКА Е8-5 №408.
Старт PH «Протон-К» состоялся с космодрома «Байконур» 14 февраля 1972 г. в 06 ч 27 мин 58,5 с. С промежуточной околоземной орбиты ЛКА вышел на траекторию полёта к Луне, получив название «Луна-20». Она являлась полным аналогом предшествующих станций.
Но параллельно ещё продолжалась работа по «Луне-19», Пожалуй, такая ситуация на Симферопольском ЦДКС сложилась впервые.
Это заставило перераспределить силы специалистов (как представителей промышленности, так и военных) в составах ГУ, ГА и других группах, участвующих в телеуправлении «Луной-19». На НИПах были созданы дополнительные расчёты и дежурные смены, определены графики задействования технических средств в зонах их радиовидимости.
Используя накопленный опыт при работах по предыдущим ЛКА третьего поколения, в ГОГУ были разработаны оптимальные решения для выполнения задач как «Луной-19», так и «Луной-20».
Согласно программе была проведена коррекция траектории, по результатам которой группа управления решила отказаться от второй коррекции. После 105 часов космического полёта 18 февраля «Луна-20» вышла на селеноцентрическую круговую орбиту, а 19 февраля после проведения соответствующей коррекции она перешла на эллиптическую орбиту с максимальной высотой (апоселением) над поверхностью Луны 100 км и минимальной (периселением) - 21 км.
21 февраля в 22 ч 19 мин посадочная ступень пятого советского ЛКА совершила мягкую посадку на четыре амортизированные опоры в высокогорном материковом районе между Морями Изобилия и Кризисов. Это была точка с координатами 3°32'с.ш. и 56°33'в.д., всего в 130 км к северу от места посадки «Луны-16». Была успешно решена важнейшая научно-техническая задача - доставить ЛКА в район со сложным рельефом местности.
На естественный спутник Земли были доставлены грунтозаборное устройство (состояло из бурового станка, механизмов забора лунного грунта, упаковки его в герметичный контейнер), и стартовое устройство с возвратной ракетой для автоматической доставки лунного грунта на Землю. На посадочной ступени вмонтирован Государственный вымпел в виде прямоугольной пластины. На лицевой её стороне надпись «Союз Советских Социалистических Республик» и Герб Советского Союза, на оборотной - «Луна-20, февраль 1972» и изображения старта ракеты с Луны, трассы Луна-Земля, земной шар с очертаниями территории СССР и обозначением места посадки возвращаемого аппарата.
