소련이 1959년 발사한 무인 달 탐사선임. 10월 7일 인류 최초로 달 뒷면을 촬영하고 영상을 지구로 보내, 보이지 않던 반구의 지형을 연구할 길을 엶. 달을 스쳐 지나가며 사진을 찍은 임무로, 달 착륙이나 지속적인 달 궤도 비행과는 구분됨.
달은 자전 주기와 지구를 도는 공전 주기가 같아 지구를 향해 거의 같은 면을 보여 줌. 따라서 뒷면을 관측하려면 관측 장비를 달 너머로 보내야 했음. 루나 3호는 이 장벽을 넘어 뒷면에도 햇빛이 비칠 때 사진을 촬영함. ‘뒷면’은 ‘언제나 어두운 면’이라는 뜻이 아님.
예니세이 영상장치는 200mm와 500mm 렌즈, 35mm 필름, 자동 현상·주사 장치로 구성됨. 촬영 뒤 필름을 지구로 가져오는 대신 탐사선 안에서 처리하고 무선 신호로 바꿔 보냈음. 자세제어로 카메라를 달에 맞추는 기술과 먼 거리의 약한 신호를 받아 영상을 복원하는 지상 작업이 함께 필요했음.
사진은 오늘날의 우주 영상에 비해 거칠었지만, 뒷면에는 앞면에서 눈에 띄는 어두운 ‘바다’ 지형이 훨씬 적다는 차이를 드러냄. 29장을 촬영했다는 기록과 활용 가능한 수신 영상이 17장이었다는 기록은 서로 다른 단계의 수치임. 첫 사진은 정밀한 전면 지도가 아니었으며, 이후 지도집과 존드 3호 등 후속 탐사의 출발 자료가 됨.
루나 3호는 달 착륙선이나 지속적인 달 궤도선이 아니라 근접 통과 탐사선이었음. 영상 획득 뒤 통신이 끊겼고 결국 지구 대기권에 재진입한 것으로 보지만, 최종 소멸 시점은 자료마다 다르게 제시됨. 확실한 촬영·전송 성과와 불확실한 종료 날짜를 구분할 필요가 있음.
소련이 달 표면에 도달하는 탐사선과 달 뒷면을 촬영하는 탐사선을 개발하는 계획을 승인함. 서로 다른 목표를 병행한 이 구상이 이듬해 루나 2호와 루나 3호의 성과로 이어짐.
당시 달 탐사는 단순히 로켓을 높이 쏘는 일을 넘어, 지구를 벗어날 속도를 얻고 움직이는 달과 정확히 만나는 궤도를 만들어야 하는 과제였음. 루나 2호의 성공은 이러한 기술을 단계적으로 시험한 결과로 이해할 필요가 있음.
바이코누르에서 질량 278.5kg의 루나 3호를 8K72 로켓으로 발사함. 달에 충돌하는 앞선 루나 2호와 달리, 달을 지나가며 사진을 촬영하고 그 자료를 지구로 보내는 임무였음. 사진장치뿐 아니라 우주방사선과 미소운석 등을 관측하는 장비도 탑재함.
루나 3호가 달 남극 쪽을 근접 통과한 뒤 지구에서 보이지 않는 면을 관측할 수 있는 위치로 이동함. 달에 착륙하거나 달 주위를 계속 도는 궤도에 진입한 것이 아니라, 지구 중심의 길쭉한 궤도에서 달을 스쳐 지나간 임무였음. 다음 날 촬영을 위해 조명 조건과 카메라 방향을 맞추는 단계였음.
소련의 무인 달 탐사선 루나 3호가 달을 돌아 지구에서 보이지 않는 달 뒷면을 인류 최초로 촬영함. 약 40분 동안 29장의 사진을 촬영해 달 뒷면의 약 70%를 기록했으며, 이후 달 지형 연구와 우주경쟁의 중요한 이정표가 됨.
달을 지나간 루나 3호가 카메라의 방향을 맞추어 뒷면을 촬영함. 사진에는 지구에서 이미 알던 앞면의 일부도 포함되어, 낯선 뒷면 지형의 위치를 판단하는 기준으로 이용할 수 있었음. 촬영 당시 필름에 남긴 영상과 나중에 지구에서 수신한 영상은 구분할 필요가 있음.
달 뒷면을 촬영한 필름을 탐사선 안에서 현상·정착·건조한 뒤, 영상을 줄 단위로 읽어 무선으로 전송함. 오늘날 디지털 사진을 파일로 보내는 방식과 달리 필름 처리와 통신이 함께 성공해야 했던 과정임.
NASA의 탐사사에는 10월 8일 첫 영상 수신이 기록되어 있고, DLR은 10월 18일 17장 전송을 기록함. 이 날짜는 NASA가 기록한 첫 수신일이며, 뒤이어 이루어진 전송 성과와 구분됨. 수신 영상은 흐리고 잡음이 많았지만 뒷면의 주요 지형을 판독할 수 있었음.
루나 3호가 보내 온 사진을 분석하여 처음으로 달 뒷면의 지형을 지도집에 정리함. 이전까지 지구의 망원경으로 확인하기 어려웠던 영역이 지도 제작과 지명 부여의 대상으로 들어옴.
촬영되지 않은 영역은 여전히 공백으로 남아 있었으므로 달 전체를 완전히 측량한 결과는 아니었음. 이 자료는 이후 달의 구형 모형을 제작하는 데에도 활용됨.
존드 3호가 달을 지나가며 더 선명한 뒷면 영상을 촬영함. 루나 3호가 처음 보여 준 지형을 보완하고 당시 사진에 담기지 않았던 영역의 자료를 추가함. 촬영 영상은 7월 29일 지구로 전송됨.
루나 3호의 재가동이 아니라 다른 탐사선이 첫 촬영의 성과를 이어 간 사건임. 필름을 기내에서 처리한 뒤 읽어 보내는 방식은 이어졌지만 영상장치는 새로 개발되었음.
