upright=1.3|miniaturadaimagem|Módulo Lunar Intrepid da Apollo 12 se prepara para descer em direção à superfície da Lua. Foto de Richard F. Gordon Jr. A exploração física da Lua começou quando a Luna 2, uma sonda espacial lançada pela União Soviética, fez um impacto na superfície da Lua em 14 de setembro de 1959. Antes disso, o único meio de exploração disponível era a observação da Terra. A invenção do telescópio óptico trouxe o primeiro salto na qualidade das observações lunares. Galileo Galilei é geralmente considerado a primeira pessoa a usar um telescópio para fins astronômicos; tendo feito seu próprio telescópio em 1609, os montes e crateras na superfície lunar estavam entre suas primeiras observações.

O programa Apollo da NASA foi o único programa a levar seres humanos à Lua com sucesso, o que fez seis vezes. O primeiro pouso ocorreu em 1969, quando dois astronautas da Apollo 11 colocaram instrumentos científicos e devolveram amostras lunares à Terra.

O primeiro pouso não tripulado no lado oculto da Lua foi feito pela espaçonave chinesa Chang'e 4 no início de 2019, que implantou com sucesso o rover lunar Yutu-2.

Antes do voo espacial

O antigo filósofo grego Anaxágoras (falecido em 428 a.C.) argumentou que o Sol e a Lua eram rochas esféricas gigantes e que a última refletia a luz da primeira. Sua visão não religiosa dos céus foi uma das causas de sua prisão e eventual exílio. Em sua obra Sobre a face visível da órbita da Lua, Plutarco sugeriu que a Lua tinha recessos profundos nos quais a luz do Sol não chegava e que as manchas nada mais eram do que sombras de rios ou profundos abismos. Ele também considerou a possibilidade de que a Lua fosse habitada. Aristarco deu um passo além e calculou a distância da Terra, juntamente com seu tamanho, obtendo um valor de 20 vezes o raio da Terra para a distância (o valor real é 60; o raio da Terra era aproximadamente conhecido desde Eratóstenes).

esquerda|upright|miniaturadaimagem| Os esboços da Lua de Galileu a partir do inovador Sidereus Nuncius esquerda|upright|miniaturadaimagem|Foto da Lua feita por Lewis Rutherfurd em 1865

Embora os chineses da Dinastia Han (202 a.C-202 d.C) acreditassem que a Lua era energia igualada a qi, sua teoria de 'influência radiante' reconheceu que a luz da Lua era meramente um reflexo da luz solar (mencionado por Anaxágoras acima). Isso foi apoiado por pensadores tradicionais como Jing Fang, que notou a esfericidade da Lua. Shen Kuo (1031–1095) da Dinastia Song (960–1279) criou uma alegoria igualando o aumento e diminuição da Lua a uma bola redonda de prata reflexiva que, quando encharcada com pó branco e vista de lado, pareceria seja um crescente.

Por volta do ano 499 d.C., o astrônomo indiano Ariabata mencionou em seu Aryabhatiya que a luz solar refletida é o que faz a Lua brilhar.Hayashi (2008), Aryabhata I

Habash al-Hasib al-Marwazi, um astrônomo persa, conduziu várias observações no observatório Al-Shammisiyyah em Bagdá entre os anos 825 e 835. Usando essas observações, ele estimou o diâmetro da Lua em 3.037 km (equivalente a um raio de 1.519 de km) e sua distância da Terra como . No século XI, o físico islâmico Alhazém investigou a luz da lua por meio de uma série de experimentos e observações, concluindo que era uma combinação da própria luz da lua e a capacidade da lua de absorver e emitir luz solar.

Na Idade Média, antes da invenção do telescópio, um número crescente de pessoas começou a reconhecer a Lua como uma esfera, embora muitos acreditassem que ela era "perfeitamente lisa". Em 1609, Galileo Galilei desenhou um dos primeiros desenhos telescópicos da Lua em seu livro e notou que ela não era lisa, mas tinha montanhas e crateras. Mais tarde, no século XVII, Giovanni Battista Riccioli e Francesco Maria Grimaldi desenharam um mapa da Lua e deram a muitas crateras os nomes que ainda hoje possuem. Nos mapas, as partes escuras da superfície da Lua eram chamadas de maria ( mare singular) ou mares, e as partes claras eram chamadas de terrae ou continentes.

Thomas Harriot, assim como Galilei, desenhou a primeira representação telescópica da Lua e a observou por vários anos. Seus desenhos, no entanto, permaneceram inéditos. O primeiro mapa da Lua foi feito pelo cosmógrafo e astrônomo belga Michael Florent van Langren em 1645. Dois anos depois, um esforço muito mais influente foi publicado por Johannes Hevelius. Em 1647, Hevelius publicou Selenographia, o primeiro tratado inteiramente dedicado à Lua. A nomenclatura de Hevelius, embora usada em países protestantes até o século XVIII, foi substituída pelo sistema publicado em 1651 pelo astrônomo jesuíta Giovanni Battista Riccioli, que deu às grandes manchas a olho nu os nomes de mares e as manchas telescópicas (agora chamadas de crateras) o nome de filósofos e astrônomos.

Em 1753, o jesuíta e astrônomo croata Roger Joseph Boscovich descobriu a ausência de atmosfera na Lua. Em 1824, Franz von Gruithuisen explicou a formação de crateras como resultado da queda de meteoritos.

Corrida espacial

miniaturadaimagem|upright|Réplica do museu da Luna 1 e Luna 2 A "corrida espacial" e a "corrida lunar" durante a Guerra Fria entre a União Soviética e os Estados Unidos da América aceleraram com foco na Lua. Isso incluiu muitas estreias cientificamente importantes, como as primeiras fotografias do então invisível lado oculto da Lua em 1959 pela União Soviética e culminou com o desembarque dos primeiros humanos na Lua em 1969, momento histórico que foi amplamente visto em todo o mundo como um dos eventos centrais do século XX e, na verdade, da história da humanidade em geral.

O primeiro objeto artificial a sobrevoar a Lua foi a sonda soviética Luna 1 em 4 de janeiro de 1959, a primeira sonda a alcançar uma órbita heliocêntrica ao redor do sol.

A primeira sonda a impactar a superfície da Lua foi a sonda soviética Luna 2, que fez um pouso forçado em 14 de setembro de 1959, às 21h02min24s UTC. O outro lado da Lua foi fotografado pela primeira vez em 7 de outubro de 1959, pela sonda soviética Luna 3. Embora vagas para os padrões atuais, as fotos mostraram que o outro lado da Lua quase não tinha mare. esquerda|miniaturadaimagem|A primeira foto de outro mundo vista do espaço e do lado oculto da Lua, fotografada por Luna 3 em 1959.

A primeira sonda estadunidense a sobrevoar a Lua foi a Pioneer 4 em 4 de março de 1959, que ocorreu logo após a Luna 1. Mas foi o único sucesso de oito sondas estadunidenses que tentaram alcançar a Lua.NASA.gov

Em um esforço para competir com esses sucessos soviéticos, o então presidente estadunidense John F. Kennedy propôs a aterrissagem tripulada na Lua em uma Mensagem Especial ao Congresso sobre Necessidades Nacionais Urgentes:

Agora é hora de dar passos mais longos - hora de um grande novo empreendimento americano - hora de esta nação assumir um papel claramente de liderança na conquista do espaço, que em muitos aspectos pode ser a chave para o nosso futuro na Terra.... Embora não possamos garantir que um dia seremos os primeiros, podemos garantir que qualquer falha em fazer esse esforço nos fará durar.

... Acredito que esta nação deve se comprometer a atingir a meta, antes do final desta década, de pousar um homem na Lua e devolvê-lo em segurança à Terra. Nenhum projeto espacial isolado neste período será mais impressionante para a humanidade ou mais importante na exploração do espaço de longo alcance; e nenhum será tão difícil ou caro de realizar.

... que fique claro que estou pedindo ao Congresso e ao país que assumam um firme compromisso com um novo curso de ação - um curso que durará muitos anos e terá custos muito elevados... miniaturadaimagem|Nascer da Terra, fotografia feita pelo astronauta William Anders da Apollo 8 em dezembro de 1968 miniaturadaimagem|O astronauta Harrison Schmitt da Apollo 17 ao lado de uma rocha em Taurus-Littrow durante a terceira EVA (atividade extraveicular).

O Ranger 1 foi lançado em agosto de 1961, apenas três meses após o discurso do presidente Kennedy. Levaria mais três anos e seis missões Ranger fracassadas até que o Ranger 7 retornasse fotos de perto da superfície lunar antes de atingi-la em julho de 1964. Uma série de problemas com veículos de lançamento, equipamentos de solo e eletrônicos de espaçonaves atormentaram o programa Ranger e as primeiras missões de sondagem em geral. Essas lições ajudaram na Mariner 2, a única sonda espacial dos Estados Unidos bem-sucedida depois do famoso discurso de Kennedy no congresso e antes de sua morte em novembro de 1963.NASA.gov

Em 1966, a União Soviética realizou os primeiros pousos suaves e tirou as primeiras fotos da superfície lunar durante as missões Luna 9 e Luna 13. Os Estados Unidos seguiram o Ranger com o programa SurveyorNASA.gov – 24 de janeiro de 2020 enviando sete espaçonaves robóticas para a superfície da Lua. Cinco das sete espaçonaves pousaram suavemente com sucesso, investigando se o regolito (poeira) era raso o suficiente para os astronautas ficarem de pé na Lua. Em 24 de dezembro de 1968, a tripulação da Apollo 8, Frank Borman, James Lovell e William Anders, foram os primeiros humanos a entrar na órbita lunar e ver o outro lado da Lua a olho nu. Os humanos pousaram na Lua pela primeira vez em 20 de julho de 1969. O primeiro ser humano a andar na superfície lunar foi Neil Armstrong, comandante da missão americana Apollo 11.

O primeiro robô lunar a pousar na Lua foi o navio soviético Lunokhod 1 em 17 de novembro de 1970, como parte do programa Lunokhod. Até o momento, o último humano a estar na Lua foi Eugene Cernan, que, como parte da missão Apollo 17, caminhou na Lua em dezembro de 1972.

Amostras de rochas lunares foram trazidas de volta à Terra por três missões Luna (Luna 16, 20 e 24) e as missões Apollo 11 a 17 (exceto a Apollo 13, que abortou seu pouso lunar planejado). A Luna 24 em 1976 foi a última missão lunar da União Soviética ou dos Estados Unidos até a sonda Clementine em 1994.

Antes da corrida lunar, os Estados Unidos tinham pré-projetos para bases lunares científicas e militares: o Projeto Lunex e o Projeto Horizon. Além de pousos tripulados, os programas lunares tripulados soviéticos abandonados incluíam a construção de uma base lunar multifuncional, a "Zvezda", o primeiro projeto detalhado e completo de base lunar, com maquetes desenvolvidas de veículos de expedição e módulos de superfície.

Depois de 1990 miniaturadaimagem|esquerda|A sonda Cassini-Huygens tirou esta imagem durante seu sobrevoo lunar, antes de viajar para Saturno

Em 1990, o Japão visitou a Lua com a espaçonave Hiten, tornando-se o terceiro país a colocar um objeto em órbita ao redor da lua. A espaçonave lançou a sonda Hagoromo na órbita lunar, mas o transmissor falhou, impedindo assim o uso científico da espaçonave. Em setembro de 2007, o Japão lançou a espaçonave SELENE, com os objetivos "obter dados científicos da origem e evolução lunar e desenvolver a tecnologia para a futura exploração lunar", segundo o site oficial JAXA.

A Agência Espacial Europeia lançou uma pequena sonda orbital lunar de baixo custo chamada SMART 1 em 27 de setembro de 2003. O objetivo principal do SMART 1 era fazer raios-X tridimensionais e imagens infravermelhas da superfície lunar. O SMART 1 entrou na órbita lunar em 15 de novembro de 2004 e continuou a fazer observações até 3 de setembro de 2006, quando foi intencionalmente colidido com a superfície lunar para estudar a nuvem de impacto.