Штучні Супутники Луни (ІСЛ), космічні літальні апарати, виведені на орбіти довкола Луни; рух ІСЛ визначається головним чином тяжінням Луни. Перший ІСЛ — радянська автоматична станція «Луна-10», запущена 31 березня 1966. При запусках ІСЛ останній рівень ракети-носія спочатку виводять на орбіту супутника Землі, а потім додатковим включенням реактивного двигуна її перекладають на орбіту польоту до Луне. Швидкість космічного апарату при старті з навколоземної орбіти декілька менше параболічною (див. Космічні швидкості ); вона відповідає дуже витягнутому еліпсу з апогеєм, що досягає орбіти Луни або лежачим за її межами. Найменша можлива швидкість при старті з орбіти на висоті 200 км. над поверхнею Землі біля 10,92 км. / сік (параболічна швидкість на цій висоті дорівнює 11,015 км. / сік ); час польоту до найближчої околиці Луни в цьому випадку — близько 4,74 сут . При стартових швидкостях 10,93 і 10,96 км. / сік політ продовжується близько 3,5 і 2,6 сут відповідно. На відстані близько 66000 км. від центру Луни космічний апарат входить в сферу дії тяжіння Луни. В разі облетних траєкторій селеноцентрична (відносно Луни) швидкість космічного апарату на кордоні цієї сфери не менше 0,8 км. / сік , що істотно перевищує параболічну швидкість для Луни на цій відстані (0,38 км. / сік ). За цих умов космічний апарат в разі пасивного (некерованого) руху огинає Луну, рухаючись відносно її по гіперболі, а потім покидає сферу дії Луни і повертається до Землі. Для того, щоб космічний апарат перейшов на орбіту супутника Луни, включають на короткий час по команді із Землі бортовий реактивний двигун, що повідомляє йому гальмівний імпульс (див. мал. ).
Орбіта ІСЛ аналогічна орбітам супутників всіх планет і в першому наближенні є еліпсом з фокусом в центрі Луни. Найбільш близька до центру Луни точка орбіти називається периселенієм, а найбільш далека — апоселенієм. Селеноцентрична швидкість v до руху ІСЛ по круговій орбіті радіусу r і період Т його звернення по орбіті з середньою відстанню r від центру Луни визначаються по формулах:
де R — радіус Луни (1738 км. ). Селеноцентрична параболічна швидкість на відстані r від центру Луни рівна
Значні обурення в русі невисоких (декілька сотів км. над поверхнею Луни) ІСЛ викликаються головним чином нецентральностью поля тяжіння Луни, обумовленою складною формою Луни і нерівномірним розподілом речовини усередині неї; менш істотні обурення — гравітаційним впливом Землі і Сонця. Основним наслідком обурень є майже періодичні зміни форми орбіти, а в той же час і висот периселенію і апоселенія причому периселеній поступово знижується і ІСЛ падає на Луну.
Перший ІСЛ — радянська автоматична станція «Луна-10» — при виході на траєкторію до Луне мав швидкість 10,87 км. / сік (на висоті близько 270 км. над Землею). Через 3,5 сут станція, огинаючи Луну, проходіла на мінімальній відстані близько 1000 км. від її поверхні і мала в цей час селеноцентричну швидкість близько 2,1 км. / сік . Включенням гальмівного двигуна швидкість була зменшена до 1,25 км/сек ,і станція перейшла на орбіту довкола Луни з висотою апоселенія 1017 км. і периселенію 350 км. Нахил орбіти складав 71°54¢ до екватора Луни. Активний період існування «Луни-10», протягом якого із станції передавалася інформація про свідчення бортових приладів і проводилися траєкторні виміри, продовжувався з 3 квітня до 30 травня 1966. За цей час ІСЛ зробив 460 зворотів довкола Луни; унаслідок обурення периселеній піднявся до висоти 378,7 км. , а апоселеній опустився до висоти 985,3 км. . При цьому обурення, обумовлені нецентральностью поля тяжіння Луни, перевищували обурення із-за тяжіння Землі в 5—6 разів, а останні перевищували сонячні в 180 разів. Теоретичні розрахунки показали, що через 6,5 мес периселеній повинен був досягти відстані 2150 км. від центру Луни, а потім почати спускатися так, що падіння «Луни-10» на Луну повинне було статися через 2,5 роки.
Всього в 1966—69 було запущено 5 радянських (серії «Луна» ) і 5 американських (серії «Лунар орбітер» ) ІСЛ. Цілями запусків були: а) безпосередні дослідження властивостей поверхні Місяця і навколомісячного простору за допомогою бортової наукової апаратури, а також фотографування поверхні Луни; б) изучение поля тяжіння Луни, а також особливостей форми і внутрішньої будови Місяці, від яких це поле залежить, уточнення маси Луни на основі траєкторних вимірів і аналізу обурень в русі ІСЛ. Так, на ІСЛ «Луна-10» були встановлені спектрометри для дослідження гамма-випромінювання і інфрачервоного випромінювання поверхневих місячних порід, прилад для реєстрації потоків заряджених часток, що йдуть від Сонця, і космічного випромінювання, реєстратор метеорних часток в навколомісячному просторі, прилад для виявлення магнітного поля Луни; на ІСЛ «Луна-11», крім того, — радіоастрономічна апаратура для дослідження довгохвильового космічного радіовипромінювання; на борту ІСЛ «Луна-12» додатково — фототелевізійна апаратура, за допомогою якої були отримані і передані на Землю великомасштабні зображення ділянок місячної поверхні (найменші деталі досягали 15—20 м-код в поперечнику). Попередній аналіз обурень в русі ІСЛ показав, що або Луна має грушовидну форму з витягнутістю на зворотному боці, або щільність речовини усередині Луни більше на її зворотній стороні (раніше вважалося, що Луна, маючи грушовидну форму, витягнута, навпаки, до Землі). ІСЛ «Лунар орбітер» використовувалися головним чином для фотографування місячної поверхні, зокрема з метою вибору місць, зручних для посадки кораблів «Аполлон». Аналіз обурень цих супутників дозволив також встановити існування на Луне ділянок з вельми значною концентрацією мас під поверхнею (що отримали назву «маськонов» — скорочення від mass concentration), вплив яких приводив до додаткових коливань висоти периселенію порядка 5—10 км. .
В цілях здобуття різносторонньої інформації про різні області навколомісячного простору і місячної поверхні запуск ІСЛ виробляється на різні орбіти, що відрізняються один від одного висотами периселенію і апоселенія, а також нахилом. В деяких випадках за допомогою бортових рухових установок здійснюється маневрування ІСЛ. На орбіти ІСЛ виводяться спочатку також космічні апарати, призначені для м'якої посадки на Луну; їх називають орбітами чекання. Так, радянський космічний апарат «Луна-16» був виведений спочатку (17 вересня 1969) на селеноцентричну кругову орбіту з висотою близько 110 км. ; потім протягом 3 сут після двох маневрів перекладений на еліптичну орбіту з висотою периселенію 15 км. і апоселенія 106 км. , після цього бил здійснений переведення його на траєкторію зниження і посадки. Космічний апарат, рухомий по орбіті ІСЛ, може бути переведений за допомогою прискорюючого імпульсу також на траєкторію повернення до Землі. Американські космічні кораблі «Аполлон-11», «Аполлон-12», «Аполлон-14» при зворотному перельоті з Луни на Землю виводилися спочатку на орбіти чекання довкола Луни, після чого переводилися на траєкторії повернення. Див. також Штучні супутники Землі, Космічні зонди, Орбіти штучних космічних об'єктів .
