В первой половине XX в. началось изучение Луны астрофизическими методами, с помощью которых были выполнены обширные исследования отдельных образований лунного рельефа и других характеристик лунной поверхности. В середине нашего столетия пришел черед радиоастрономических методов. К этому времени были созданы мощные радиотелескопы направленного действия, обладающие высокой чувствительностью. Первая радиолокация Луны была осуществлена в 1946 г., и с тех пор радиолокационные исследования нашего естественного спутника проводились неоднократно. С их помощью была получена ценная информация о движении Луны и ее размерах, удалось определить среднее расстояние до Луны с точностью до нескольких сотен метров, уточнить ее массу и среднюю плотность.
В исследовании лунной поверхности с помощью наземных средств огромное значение отводится радиофизическим измерениям, большой цикл которых был осуществлен в СССР под руководством В. С. Троицкого. Полученные в результате радиофизических измерений данные позволили сделать вывод, что самый верхний слой лунного грунта является пористым или распыленным веществом с весьма низкой теплопроводностью. Были сделаны оценки плотности и температуры лунного грунта, теплового потока, идущего из недр Луны к ее поверхности, и ряда других параметров.
Эпоха изучения Луны космическими средствами началась 2 января 1959 г., когда в Советском Союзе был произведен запуск станции «Луна-1» с массой 360 кг — первого космического аппарата, отправленного в сторону Луны. Сблизившись с Луной 4 января, станция прошла от нее на расстоянии около 6000 км и стала первым в мире искусственным спутником Солнца. С помощью научной аппаратуры были получены данные о радиационной обстановке и газовой составляющей межпланетного вещества в окололунном пространстве.
Исследования, начатые «Луной-1», в этом же году были продолжены станциями «Луна-2 и -3». Научная аппаратура «Луны-2» — станции, впервые в мире достигшей поверхности другого небесного тела, — позволила установить, что на Луне отсутствует сколько-нибудь заметное магнитное поле, нет и радиационных поясов. С помощью аппаратуры, установленной на «Луне-3», были получены первые снимки обратной стороны Луны, не видимой с Земли. Сделанные на расстоянии 60–70 тыс. км от лунной поверхности, они дали первые представления о большей части этой стороны Луны.
Изучение Луны впоследствии было продолжено с помощью советских автоматических станций серии «Зонд» и «Луна», а также американских — серии «Пионер» и «Рейнджер». В результате проведенных научных исследований была получена ценная научная информация, в частности, она позволила советским ученым составить первую полную карту и первый глобус Луны. Однако вопросы о природе и прочности лунного грунта, о возможности мягкой посадки на ее поверхность и ряд других оставались открытыми.
