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月球16號（俄語：Луна-16）是蘇聯發射的第三代無人月球探測器，並且是屬於月球號系列探測器計劃的一部分。
月球16號 | |
| 任務類型 | 月球樣品採集 |
|---|---|
| 國際衛星標識符 | 1970-072A |
| 衛星目錄序號 | 4527 |
| 任務時長 | 12天 |
| 太空飛行器屬性 | |
| 發射質量 | 5,727公斤（12,626磅） [1] |
| 著陸質量 | 1,880公斤（4,140磅） [1] |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 1970年9月12日13:25:53（UTC） |
| 運載火箭 | 質子-K/D |
| 發射場 | 拜科努爾航天發射場 |
| 任務結束 | |
| 著陸日期 | 1970年9月24日05:26（UTC） |
| 著陸地點 | 47°24′N 68°36′E江布爾Dzhezhkazgan （今哈薩克斯坦境內）東南方80公里處[2] |
| 軌道參數 | |
| 參照系 | 繞月軌道 |
| 半長軸 | 6,488.8 km（4,032.0 mi） |
| 離心率 | 0 |
| 近月點 | 111 km（69 mi） |
| 遠月點 | 111 km（69 mi） |
| 傾角 | 70° |
| 週期 | 119分鐘 |
| 曆元 | 1970年9月18日 |
| 月球軌道器 | |
| 入軌 | 1970年9月17日 |
| 軌道 | ~36 |
| 月球登陸器 | |
| 著陸日期 | 1970年9月20日05:18 UTC |
| 返回發射 | 1970年9月21日07:43 UTC |
| 著陸點 | 0.5137°S 56.3638°E |
| 樣本質量 | 101克（3.6盎司） |
月球16號是人類第一個實現在月球上自動取樣並送回地球的探測器。[3]樣品被從豐富海取樣並返回。它是蘇聯的第一個月球取樣返回飛行任務，並是總體來看，它是繼阿波羅11號和阿波羅12號任務之後的第三個月球採樣返回任務。
它在阿波羅11號成功完成任務1年多以後用無人儀器將月壤帶回地球。月球16號實現了人類第一次使用無人探測器成功取回月球樣本。儘管成本比登月任務低很多，不需要航天員用性命冒險，但是無人探測不能完全代替載人登月，自動設備搜集取回樣本的能力也不如航天員[4]。
月球16號發射總重5.8噸，大大超過了前兩代月球探測器，但遠遜於阿波羅飛船的48噸。月球16號總高度4米，最大跨度也為4米。類似於阿波羅飛船，月球16號也可以分為下降級與上升級。
1970年9月12日，四級型的質子號火箭將月球16號送入一條遠地點241千米，近地點185千米、傾角51.5度的地球軌道，70分鐘後月球16號調整軌道飛向月球。9月17日，月球16號減速發動機點火，進入一條110千米、傾角70度的環月軌道。在經過多次調整後，月球16號最終進入了一條橢圓軌道。9月20日，月球16號開始沿自由落體軌跡下降，準備著陸前，4個燃料箱和導航系統一起被拋棄。距離月表600米時，月球16號再次啟動發動機。下降到20米時，速度減至2.5米每秒，主發動機關閉，兩個小型發動機接替其工作。著陸瞬間，所有發動機均被關閉。至此，月球16號成功實現軟著陸，著陸後的月球16號質量為1.88噸。
抵達月面1小時後，下降級上的月樣採集系統開始工作。鑽臂長0.9米，可在水平與豎直兩個方向上移動。工作前鑽具自動解栓，脫開保護罩，露出空心鑽管。鑽頭內有探測器，可感知阻力，鑽頭外形類似牙科醫生使用的鑽頭。UTC時間9月20日6點30分，在選擇好合適的地點後，鑽頭開始工作，7分鐘內就鑽進35厘米，取得101克月球樣本。完成鑽進後，鑽臂抬起，鑽頭翻轉180°，將樣本與鑽頭送進返回艙。接著，鑽杆與鑽頭自動分離，樣本被密封起來。
在月面停留了26小時後，9月21日。上升級接收到地面指令發動機點火，上升級速度達到2.708千米後，發動機關閉。三天後接近地球。9月24日，距離地球4.8萬千米時，返回艙和儀器艙分離。接著，返回艙以每秒11千米的速度進入大氣層，過載達到50G，前端溫度最高時達到10000攝氏度，在空中發出耀眼的白光。不久，降落傘艙被打開，降至14.5千米、速度每秒300米時減速傘被打開；降至11千米時主傘打開、4個鞭形天線開始工作，向地面提供返回艙位置，兩個圓柱形氣囊充氣膨脹，做好最後的著陸準備。9月24日，月球16號返回艙成功降落在Dzhozkozgan東南處80千米位置。很快鑽頭與月樣被工作人員用直升機運往莫斯科的一處氦氣環境實驗室進行研究。
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