总装中的“徘徊者4号”探测器,美国首个撞月的探测器(不过是在非受控状态下)。1961年起,美国太空总署开始发射新的“徘徊者”系列月球硬着陆探测器。由于技术条件限制,“徘徊者”系列借助撞月与月球中不断缩短的距离来获得分辨率较高的月球图像。“徘徊者”系列共发射9颗,最后3颗完成预定任务。
当代展出的前苏联月球10号探测器模型,它与其前辈月球9号一样属于苏联月面软着陆计划的一员。1966年2月3日,经历了12次失败的苏联“月球9号”成为第一个成功在月球软着陆的人造物体。1961年,在肯尼迪发起阿波罗计划后,苏联也启动了自己的载人登月计划。
1967年4月17日发射的美国“勘测者3号”。继硬着陆后,美国太空总署开始发射为“阿波罗”行动勘测合适登陆点的“勘测者”系列软着陆器和“月球轨道器”系列轨道探测器。7艘“勘测者”飞船有5艘成功登录。它们证明月球表面土壤适合载人登月舱着陆并选出了10个着陆备选地点。这张照片由登月的“阿波罗12号”宇航员拍摄,宇航员还带回了“勘测者3号”的摄像机,如今,这台从月球归来的摄像机在美国国家航空与太空馆对外展示。
早期成功率惨不忍睹的无人探月飞船随着经验积累和技术成熟渐入佳境。1965年,NASA在美国空军爱德华兹空军基地实验“月球登陆实验舱(LLRV)”。实验舱使用一台涡扇发动机推进,用于研究“阿波罗”飞船的月球登陆舱和培训宇航员。实际登陆月球的“阿波罗”登月舱基本沿袭了这个设计结构。