В вычислительных центрах задолго до старта ракеты к Луне была проведена подготовительная работа по выбору такой траектории полета, при которой учитывались бы положительный опыт предыдущих запусков к Луне, специфика функционирования лунного спутника и удобство радиосвязи с Землей.
Начало движения автоматической станции «Луна-10» принципиально ничем не отличалось от движения других станций, направленных ранее к Луне. С помощью много-тупенчатой ракеты-носителя станция с разгонным блоком 31 марта 1966 года была выведена на орбиту искусственного спутника Земли. Затем был включен разгонный блок, и автоматическая станция была переведена на траекторию движения к Луне.
При старте с орбиты искусственного спутника Земли станция «Луна-10» имела начальную скорость около 10,9 километра в секунду; длительность полета до Луны, соответствующая этой скорости, составляла трое с половиной суток.
В отличие от траектории станции «Луна-9», осуществившей мягкую посадку на Луну, траектория станции «Луна-10» должна была проходить не через некоторую точку лунной поверхности, а через определенную точку пространства, удаленную от края Луны приблизительно на 1000 километров.
На расстоянии примерно 240 тысяч километров от Земли была проведена коррекция траектории, чтобы обеспечить прохождение станции через указанную точку окололунного пространства, где должно было быть проведено торможение для перехода станции на орбиту спутника Луны.
Вблизи Луны скорость полета станции составила 2,5 километра в секунду; такая скорость является гиперболической относительно Луны и, если ее не уменьшить, станция выйдет из сферы действия Луны и превратится в искусственный спутник Земли с очень вытянутой орбитой. Чтобы «Луна-10» стала спутником Луны, необходимо было уменьшить скорость примерно до 1,76 километра в секунду; при такой скорости сила поля тяготения Луны оказывается достаточной, чтобы удержать станцию на орбите спутника.
Поэтому заранее, примерно на расстоянии 8000 километров от поверхности Луны, был проведен сеанс астроориентации, и станция была сориентирована так, чтобы в момент торможения сопло двигателя было направлено в сторону, противоположную движению. Затем, после работы двигательной установки в течение заданного промежутка времени, скорость станции снизилась с 2,5 до 1,6 километра в секунду. Это и обеспечило 3 апреля переход станции на орбиту искусственного спутника Луны со следующими параметрами:
– расстояние в апоселении (максимальное расстояние от поверхности Луны) – 1017 километров;
– расстояние в периселении (минимальное расстояние от поверхности Луны) – 350 километров;
– наклонение орбиты к плоскости лунного экватора 71 градус 54 минуты;
– период обращения спутника 2 часа 58 минут 15 секунд.
Параметры орбиты были заранее выбраны так, чтобы обеспечить нормальный тепловой режим приборов и устройств, а также благоприятные возможности изучения окололунного пространства на разном удалении от поверхности Луны.
Через 20 секунд после выключения тормозного двигателя система управления выдала сигнал на отделение искусственного спутника Луны от двигательной установки и отсеков системы управления.
После отделения от двигательной установки станция стала небесным телом, движение которого определяется законами небесной механики.
Спутник активно существовал 56 суток (до 30 мая). За это время он совершил 460 витков вокруг Луны, и на 30 мая его окололунная орбита имела следующие параметры:
– расстояние от поверхности Луны в апоселении – 985,3 километра и в периселении – 378,7 километра;
– наклонение орбиты к плоскости лунного экватора – 72 градуса 2 минуты;
– период обращения спутника – 2 часа 58 минут 3 секунды.
Анализ возмущений в движении станции «Луна-10» по эволюции ее орбиты позволил провести предварительные определения параметров гравитационного поля Луны.
За время полета спутника было проведено 219 сеансов связи, 74 сеанса траекторных измерений, 17 длительных сеансов с измерением радиационных условий, свойств окололунной плазмы, концентрации микрометеорных частиц, теплового излучения Луны; получено 9 спектров гамма-излучения лунной поверхности, 10 магнитографических разрезов окололунного пространства.
Второй искусственный спутник Луны – станция «Луна-11» – был запущен с целью отработки методики выведения искусственного спутника Луны на орбиту, близкую к экваториальной, уточнения гравитационного поля Луны и проведения исследований Луны и окололунного пространства.
Конструкция и полет станций «Луна-11», «Луна-12» и «Луна-14» были аналогичны конструкции и полету станции «Луна-10».