Am 2. Januar 1959 überwand nach etlichen Fehlschlägen die sowjetische Raumsonde Luna 1 die Fluchtgeschwindigkeit von 11,2 Kilometern pro Sekunde, um aus dem Schwerfeld der Erde zu gelangen, und läutete mit dem ersten Vorbeiflug am Mond das Zeitalter der Planetenerkundung ein. Die nachfolgend einsetzende Erkundung des Sonnensystems lässt sich zeitlich in vier Phasen einteilen.
Ranger 7, gestartet am 28. Juli 1964, war die erste erfolgreiche Mission der Ranger-Serie zum Mond. Bis zum Aufschlag im Mare Nubium wurden über 4000 Bilder zur Erde übertragen. (© NASA)
Die erste Phase von 1959 bis 1967 ist zunächst geprägt durch die Erkundung des Mondes, doch schon wenig später wurden auch die beiden Nachbarplaneten der Erde, Venus und Mars, mit unbemannten Raumsonden angesteuert. Die Erforschung des Mondes diente vor allem der Vorbereitung bemannter Missionen und war intensiv vom Wettlauf zweier konkurrierender politischer bzw. gesellschaftlicher Systeme um den technologischen Führungsanspruch gekennzeichnet. Der wissenschaftliche Erkenntnisgewinn dieser Zeit war dabei immens. Zu erwähnen sind hier die sowjetischen Missionen Luna 1 (Mondvorbeiflug), Luna 2 (harte Mondlandung) und Luna 3, welche erste, wenn auch qualitativ minderwertige Bilder von der stets erdabgewandten Mondrückseite lieferte. Alle drei Sonden wurden 1959 gestartet, gefolgt von weiteren Missionen der USA. Die US-Programme Ranger, Surveyor und Lunar Orbiter zur Erkundung des Mondes suchten bereits nach möglichen Landeplätzen für bemannte Missionen. Erste Aufnahmen von der Oberfläche beim direkten Landeanflug oder aus der Mondumlaufbahn lieferten ab 1966 die Sonden Luna 9, Surveyor 1 sowie Lunar Orbiter 1 und 2. Die Erkundung der Venus und des Mars bestand vor allem aus Vorbeiflügen, von denen zunächst nur wenige erfolgreich waren wie die von Mariner 2 (Venus, 1964), Mariner 4 (Mars, 1964/65) und der ersten Atmosphärensonde Venera 4 (Venus, 1967). Bereits in dieser Phase wurde bei den Trägersystemen der Umstieg auf leistungsfähigere Raketen mit teilweise hochenergetischen, kryogenen Oberstufen wie Atlas-Centaur (USA) oder Proton (UdSSR) vollzogen.