«Луна-1» (служебное название на момент запуска - станция Е-1 №4) была запущена 2 января 1959 года. После подтверждения выхода на траекторию полёта к Луне она получила наименование «Космическая ракета», позже её стали именовать «Луна-1». (В некоторых сообщениях средств массовой информации ее также называли «Мечта»). 3 января в 03:59 по московскому времени на расстоянии 113 тыс.км. от Земли, с третьей ступени был испарен 1 кг натрия, который образовал облако размером в сотню километров, так называемую «натриевую комету», которая должна была наблюдаться обсерваториями, но в результате неправильного расчета по времени наблюдения были сорваны. 4 января в 6 часов по московскому времени блок «Е» и станция Е-1 №4 - название «Луна-1» относилось к обоим объектам - прошла на расстоянии около 5 995 км от поверхности Луны. При этом, «Луна-1» вышла из сферы действия земного тяготения и превратилась в первую искусственную планету Солнечной системы с параметрами: перигелий 146,4 млн. км и афелий 197,2 млн. км.


В ходе полета станции были получены данные об интенсивности и составе космических лучей, метеорных частицах, корпускулярном изучении Солнца. Было также установлено, что Луна не имеет сильного магнитного поля. Радиосвязь со станцией поддерживалась в течение 62 ч, до 5 января, до тех пор, пока полностью не разрядились бортовые аккумуляторы. Последние сигналы со станции были приняты с расстояния 597 тыс. км.

Попадания в Луну не произошло, так как в циклограмму полёта закралась ошибка: при выдаче команды на отсечку двигателя третьей ступени (блока «Е»), которая выдавалась с Земли, не было учтено уже довольно значительное время прохождения сигнала от командного пункта до станции.

Из-за ошибки по углу места в 2 градуса, допущенной при работе наземных радиотехнических средств пеленгации и управления ракетой, двигатель блока «Е» выключился позже назначенного момента, что и послужило причиной промаха.

Тем не менее, руками человека была создана первая в мире искусственная планета Солнечной системы. Конечная масса блока «Е» вместе с космическим аппаратом «Луна-1» составляла 1472 кг. Полезный груз (361.3 кг) включал научную и измерительную аппаратуру, четыре радиопередатчика и источники электропитания, размещенные в отделяемом аппарате и на блоке «Е».

Для определения параметров траектории использовались измерения, проводимые радиотехническими станциями в Крыму. Астрономы И.С. Шкловский и В.Г. Курт предложили «оптическое» доказательство, что ракета летит к Луне, испарив на борту космического аппарата взрывом 1 кг натрия и создав искусственную комету. Облако металлического пара можно было видеть в солнечных лучах как образование, по яркости равное шестой звездной величине.

«Луна-1» несла вымпелы: сферический из стальных пятиугольных элементов с зарядом взрывчатого вещества внутри шара для их разброса и в виде капсулы, заполненной жидкостью, в которой размещались алюминиевые полоски. Оба имели обозначение, указывающее государственную принадлежность космического аппарата, месяц и год его запуска. К сожалению, доставить их на Луну в этот раз не удалось.

«Луна-1» представляла собой сферический контейнер из двух алюминиево-магниевых полусфер радиусом 400 мм, соединенных 48 болтами через шпангоуты диаметром 850 мм. На верхней полусфере размещались четыре стержневые антенны радиопередатчика, работающего на частоте 183.6 МГц, две протонные ловушки для обнаружения межпланетного газа и два пьезоэлектрических «микрофона» для регистрации ударов метеоритных частиц. Полый алюминиевый штырь на полюсе верхней полусферы нес датчик для измерения магнитного поля Луны. На нижней полусфере размещались еще две протонные ловушки и две ленточные антенны радиопередатчика, работающего на частоте 19.993 МГц.


Внутри контейнера на приборной раме размещались два радиопередатчика, блоки приемников и телеметрии, научная аппаратура, серебряно-цинковые аккумуляторы и окисно-ртутные батареи. Контейнер заполнялся азотом с давлением 1.3 атм. Температура приборов (20°С) поддерживалась путем циркуляции газа к оболочке-радиатору при помощи вентилятора.

По каналу на частоте 19.993 МГц передавалась основная научная информация, а также данные по температуре и давлению внутри контейнера. По каналу с частотой 183.6 МГц осуществлялся контроль орбиты и измерение элементов траектории.

Масса контейнера космического аппарата составляла 187 кг. При запуске он располагался сверху блока «Е» и был закрыт сбрасываемым коническим обтекателем. На корпусе ракетного блока размещались два радиопередатчика с антеннами, счетчик космических лучей, радиосистема определения траектории полета и аппаратура для создания искусственной натриевой кометы (образована 3 января 1959 г. на расстоянии 113000 км от Земли).

Поначалу в США усомнились в существовании «Лунника», поскольку даже крупнейшая радиообсерватория в Джодрелл-Бэнк (Англия) не «слышала» его. Однако антенна диаметром 26 м лаборатории JPL все же нашла «Луну-1», приняв слабый сигнал через восемь часов после того, как аппарат пролетел мимо Луны!