結構組成
月球9號月球9號軌道質量1538千克，高度為2.7米。它由登月艙、儀器艙、發動機系統等幾個部分組成。登月艙是登月任務的核心所在，它呈卵形，直徑約58厘米，質量為99千克。包含有用於在月表著陸的減震裝置。上半部分為電視照相機設備，相機重1.5千克，功耗2.5瓦，鏡頭可在上11度、下18度範圍內調節，最大分辨可達1.5-2毫米；下半部則是電池、熱控制器、通訊系統。
為了保護密封艙內的無線電系統，密封艙中的氣體壓強達到1.2個大氣壓，溫度則被控制在19至30攝氏度。登月艙還含有4片段預告瓣狀的天線，當完全展開時，登月艙直徑可達160厘米，高度可達112厘米。儀器艙被設計成可以拋離的形式。儀器艙內裝有星光導航設備和無線電高度表。它的總質量為300千克，大部分的電池都在儀器艙內。 發動機系統包含了制動火箭、4個小型氮氣噴射裝置。它們除了在月球9號登入時要提供減速制動外，還要負責中途的軌道修正。
飛行過程
1966年1月31日11點41分（莫斯科時間14點41分），月球9號從拜科努爾航天中心發射升空。升空後先進入一條到219×167千米、傾角51.6度的地球停泊軌道，不久後經閃電號火箭第三級加速，進入地月轉移軌道。
月球9號2月1日格林尼治時間19點29分（莫斯科時間22點29分），在距離月球8300公里時，月球9號上的修正發動機進行了中途軌道調整。它們以每秒71.2米的速度噴射氣體並連續工作了48秒。最終，月球9號在月球表面75公里處啟動了制動火箭，將速度從每秒2.6千米逐漸降低，並拋掉了儀器艙，打開氣囊。高度降為250米時，制動火箭被關閉，4個小型火箭開啟。同時，探測器伸出一隻探針用以確定關閉制動發動機的最佳時機。在5米高處，探針接觸到月表，探測器關閉了發動機，從頂部拋出登月艙。經歷了3天的長途跋涉後，月球9號終於在2月3日格林尼治時間18時45分30秒(莫斯科時間21時45分30秒 )成功降落在月球北緯7.13度,西經64.37位於風暴洋附近的一個地點。
著陸後250秒，月球9號向地球傳送信號並打開了頂部的4片段預告瓣。這4片段預告瓣除了可以穩定住登月艙外，還可以與4根75厘米長的鞭型天線一起組成通信系統。之後，由固定鏡頭和鏇轉鏡頭組成的電視攝像機組件開始拍攝著陸區附近的黑白照片。因為此時的太陽才剛剛從月球上的地平線升起，所以開始時的幾張照片拍得很不理想。15分鐘後拍下的第一張黑白照片經過在總計過去了8個多小時後終於分7次被傳送到了地球。
2月7日，月球9號終於因為電力耗盡而結束了工作。蘇聯通過對月球9號傳回的數據分析而得出結論：月球表面是堅固的，人類完全可以降落在月球上。
月球考察
月球9號在蘇聯實施的月球表面軟著陸經歷了5次失敗的同時，美國也完成了月球表面首次軟著陸的準備工作，這使得蘇聯要想在月球探測這一領域保持領先，就必須在很短的時間內再進行一次嘗試。1966年1月31日，“月球”9號滿載著希望啟程。該探測器由閃電號運載火箭發射到219×167千米、傾角51.6度的地球停泊軌道，在繞地球飛行不到一周后，火箭第三級再次點火工作，將“月球”9號送入奔月軌道，並在三天半後與月球交會。2月1日，在距離月球23.3萬千米處，經過對探測器位置的計算後，進行了48秒的點火以進行軌道中段校正。在此後的2天中，“月球”9號直接飛向月球，並以每秒4度的轉速鏇轉，以達到溫控要求，並保證合適的地球重力場以及後來的月球重力場對探測器的作用。
進入月球轉移軌道後的“月球”9號, 總質量為1583千克，其中：登月艙約100千克，登月前將拋掉的儀器艙重約300千克，登月設備163千克，結構重量約200千克，推進劑800千克。“月球”9號總長約2.7米。“月球”9號的登月艙呈卵形，直徑約58厘米，內部安裝有減振裝置，上半部裝的電視設備，直徑6毫米、長10毫米的氣體放電輻射計數器；下半部裝有化學電池、熱控系統和通信設備。在月面著陸時，登月艙在“月球”9號反推發動機與月面接觸前的一瞬間從月球9號中彈出並落在月面，艙內的減振裝置可以保護艙內儀器。著陸後，4個花瓣形裝置向上打開，可以起到穩定作用，同時它們也作為天線系統的組成部份使用；然後伸出4個75米長的鞭形天線，用於與地球接收站進行通信。包括打開的花瓣形天線在內，登月艙最大直徑達160厘米，包括伸展的天線在內，高度達112厘米。
登月艙的通信由“花瓣”和伸出的鞭形天線來完成。在飛行階段和登月的最初幾分鐘，信號傳送和接收均由隱藏在“花瓣”內的天線完成，“花瓣”打開後，由4個鞭形天線承擔信號傳送和接收任務。鞭形天線向地球傳送了包括經校正的黑白標準的月表照片等信息，以及在軌道上獲得的月表部份區域的立體照片。“月球”9號中部在兩側裝有2個可拋離的控制儀器艙。其中一個裝的是星光導航設備，另一個裝有無線電高度表及相關電路。這兩個儀器艙在反推發動機點火前的瞬間被拋掉，以減少重量，降低速度。這兩儀器艙的結構非常輕，以至當火箭上升並達到很高的高空時，必須降低艙內壓力。
阿波羅11號的登月艙“月球”9號上部的儀器艙與發動機系統相連。發動機系統由球形的鋁合金氧化劑箱、圓環形鋁合金的燃料箱以及燃燒室組成。發動機系統的主要任務包括2個：
（1）在中段飛行時實施航向校正；
（2）軟著陸過程中提供反推力（制動）。
發動機系統的壓縮氮氣瓶用於姿態控制。與蘇聯以往慣用太陽能電池不同，“月球”9號探測器的動力來源於化學電池，大部份電池裝在著陸前被拋掉的儀器艙中。
“月球”9號在著陸前一小時或距月球8300千米時，直接對準月球，然後將反推發動機的軸線垂直對準月面，在探測器系統經過全面檢測後，啟動自動著陸系統程式，當高度表批示距月面為75千米時，著陸系統先後發出兩條指令，（1）拋掉儀器艙，（2）反推發動機點火。
探測器開始從2.6米/秒減速。抵達月面之前，一個5米長的探針從探測器中部伸展到反推發動機的下面，以確定反推發動機的關機和拋出登月艙的時機。探針觸到月面的瞬間，探測器系統將關閉發動機並拋出登月艙。發動機以5.5-6.0米/秒的速度撞在月球表面，而登月艙將落到發動機的附近。
“月球”9號最終安全地在月球上降落，著陸後約4分鐘，月球9號登月艙打開“花瓣”，開始向地球傳送信號。7小時後，向地球傳送了首張月球表面的全景照片。由固定鏡頭和可轉動鏡頭組成的電視攝像機開始工作，鏇轉鏡頭可以在垂直機轉動以進行掃描；同時還可在水平面轉動進行掃描，圖片信號被傳輸到地面站，傳輸每幅圖片需要100分鐘。
“月球”9號的相機重1.5千克，功耗2.5瓦，呈直徑8厘米、長25厘米的圓柱形，它與水平面形成16度夾角，以確保視場直接對準月球表面，圖像覆蓋範圍為向上11度、向下18度。 相機的焦距為1.5米到無窮遠，在1.5米距離被觀測物體時，可分辨清楚1.5-2毫米的物體。“月球”9號在2月7日由於電池耗盡而停止向地球傳送信息。後來蘇聯公布了詳細的分析研究成果。這次探測的更重要成果是回答了這樣一個重要問題，即月球表面足以支撐100千克的載荷而不會產生其它明顯的效應，也就是說，太空人登月不必擔心會陷入月壤之中。
探索太空：人類永不止步
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