Sergei Korolev, Tổng công trình sư thiết kế động cơ và tàu vũ trụ của Liên Xô thập kỷ 50, 60, đã có kế hoạch bay lên Mặt trăng bằng quỹ đạo điểm hẹn Mặt trăng giống như chương trình Apollo của Mỹ. Module thám hiểm Mặt trăng L3 được thiết kế bao gồm tàu chỉ huy Soyuz 7K-L3 (một phiên bản của tàu vũ trụ Soyuz) và tàu đổ bộ LK. Module L3 cùng với hai phi hành gia sẽ được tên lửa đẩy N1 đưa lên quỹ đạo Trái đất, sau đó module Mặt trăng L3 sẽ sử dụng động cơ của riêng mình (Blok G và Blok D) để bay tới Mặt trăng.

Quỹ đạo Mặt trăng

Động cơ của Blok D đảm nhiệm vai trò hãm module Mặt trăng L3 khi đi vào quỹ đạo Mặt trăng. Sau đó, một phi hành gia sẽ đi bộ ngoài không gian để đi từ tàu chỉ huy LOK sang tàu đổ bộ LK (Lunniy Korabl). Anh ta sau đó sẽ tiến hành tách Blok D cùng với tàu đổ bộ LK khỏi tàu chỉ huy LOK rồi hạ xuống Mặt trăng bằng cách sử dụng động cơ của Blok D. Nhờ động cơ hãm của Blok D giảm bớt tốc độ, tàu đổ bộ sẽ đi theo quỹ đạo hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng. Khi đến gần điểm hạ cánh, phi hành gia trên tàu đổ bộ LK sẽ tiến hành tách Block D khỏi tàu LK, và sử dụng động cơ của Blok E để hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng.

Hạ cánh lên Mặt trăng

Trước đó Liên Xô đã đưa xe đổ bộ tự hành Lunokhod hạ cánh lên Mặt trăng trong chương trình Luna. Lunokhod có vai trò thăm dò, tìm kiếm vị trí đổ bộ và dẫn hướng cho tàu LK. Sau đó, một tàu LK dự phòng sẽ được phóng đến khu vực hạ cánh trước. Bước thứ ba sẽ là tiến hành hạ cánh tàu đổ bộ LK với một phi hành gia lên bề mặt Mặt trăng.

Mặc dù các chi tiết cụ thể về các hoạt động sẽ tiến hành khi ở trên bề mặt Mặt Trăng không được công bố nhưng do khả năng mang tải trọng hạn chế của tên lửa N-1 so với tải trọng của tên lửa đẩy Saturn V (Tàu đổ bộ LK sẽ có khối lượng và kích thước bé hơn tàu đổ bộ Apollo rất nhiều) đồng nghĩa với các phi hành gia Liên Xô sẽ không thể thực hiện sứ mệnh trong một thời gian dài.

Trở lại Trái đất

Sau khi dành thời gian 1 ngày trên bề mặt Mặt trăng, nhà du hành vũ trụ sẽ lên tàu LK và quay trở lại quỹ đạo Mặt trăng, sử dụng cơ cấu càng đáp của tàu làm bệ phóng. Để tiết kiệm trọng lượng, động cơ Blok E sử dụng cho việc hạ cánh xuống bề mặt Mặt trăng cũng được sử dụng làm động cơ cất cánh. Tàu LK khi quay trở lại quỹ đạo Mặt trăng sẽ tiến hành ghép nối với tàu chỉ huy LOK nhờ hệ thống ghép nối Soyuz Kontakt. Phi hành gia trong tàu LK sẽ một lần nữa bước ra ngoài không gian để vào lại tàu LOK, anh ta cũng sẽ mang theo mẫu đất đá Mặt trăng, và tàu LK sau đó sẽ bị tách bỏ. Sau đó, tàu LOK sử dụng động cơ của mình quay trở về Trái đất. Cổng ghép nối của LK là một mạng lưới gồm 96 lỗ hình lục giác được sắp xếp trong một lưới cùng kích cỡ, mỗi lỗ là một cổng ghép nối tiềm năng cho đầu dò của LOK có thể lắp vào mà không cần căn chỉnh chính xác giữa hai tàu. Chỉ có thể tiến hành ghép nối và tách ghép nối một lần duy nhất.[1]