根据万有引力定律，地球和月亮之间也存在着巨大的吸引力。那么，月亮为什么不像苹果那样掉下来呢？这个道理并不复杂。如果用一根绳子拴着一块石头，然后甩着它旋转，只要转得快，石块就决不会掉下来。月亮绕地球的速度有1千米／秒，这就是使它能克服地球的引力而不下落的原因。如果月亮的速度不快，它就难免要落下来。同样，要是人们在甩石头的时候突然松手或绳子突然断裂，石块将沿切线方向飞走。地球与月亮之间的引力就象一根拉紧的绳子，如果引力突然消失，月亮就会像断了绳的石块沿着切线方向飞走。因此，地球和月球之间的引力，就像是一根无形的绳子将地、月拴在一起，使月亮绕地球运动。
月球是从哪儿来的
月球从何而来，这不仅使天文学家们苦思冥索，也常是一般人极想知道的问题。
180年，提出“进化论”的达尔文之子，小达尔文从研究地质及潮汐出发，认为月球是在很久以前从太平洋那儿分裂出去的一大块物质，开始时它离地球很近，因潮汐作用使它慢慢离开。它指出，月球的质量很小，而且太平洋底也的确没有通常应有的大陆花岗岩。
第二种看法认为，月球原来是个小行星，后来才成了地球的“俘虏”。因为二者的平均密度很不一样，月球的轨道面也不与地球赤道面相重合。瑞典天文学家阿尔文甚至主张，月球与火星在同一区域内形成，年龄比地球更大，在它刚被地球抓住时，它还是逆行的（即以自东向西的顺时针方向绕地球转动），而且后来它把地球原来有的几个小卫星“吞”掉了，形成了今天月球上的“月瘤”。
还有一种“共同形成说”或“同源说”。认为地球和月球是由同一块原行星云形成的，因地球凝聚得早，所以中心是铁、镍等重元素，而月球是后来的残余物质形成的，因而与地球的成分、密度不一样。
最近，更多的人倾向于第四种假设，即地球刚形成时的温度很高，那时它向周围挥发出不少可挥发物质，后来它们冷却凝聚为月球。当然，最后的结论还有待进一步地探索和研究。
美国与前苏联的登月竞赛
1959年新年第2天，前苏联发射了“月球1号”无人探测器。遗憾的是它没有完成命中月球的任务，只是与月球“擦肩而过”，成了一颗人造行星。9个月后，前苏联的“月球2号”探测器终于在发射后的第2天，即9月14日凌晨命中月球。这次探测发现，月球没有磁场。
紧接着，以探测月球背面为目的的无人探测器“月球3号”于10月4日发射了。10月7日，“月球3号”的舷窗自动打开，两架自动摄影机开始工作，在距离月球6500～6800千米的高度，第一次拍摄了月球背面的照片。在40分钟的拍摄过程中，胶卷自动冲洗，然后用无线电波发射回地面。月球背面的照片以后又一次一次地被发送回地球，人们把月球背面的地点都命了名。当然都是些世界名人的名字，其中包括中国的孔夫子，数学家祖冲之，还有第一个使用火箭的中国人王富。
1966年1月31日，“月球9号”靠火箭的帮助，顺利在月球着陆，在登月的道路上又迈进了一步。这也不是一件容易的事，因为月球上没有空气，不能使用降落伞减低速度。这样，在月球上空83000多千米时，探测器的火箭就对准了月球中心，当下降到距月球表面巧干米时，制动火箭开始点火，于是下降速度由每秒1600米降为几米。在降落的一刹那，下降的速度几乎达到零。象这样靠制动火箭降低速度平稳着陆叫“软着陆”。4分钟后，第一次月球一地球之间名符其实的“长途”无线电通讯开始厂。电视自动装置也开始工作，发送回大量照片，照片中某些区段可以分辨出一二毫米的细微末节。
1970年，对月球的探测设备又有了新的进展。前苏联发射了“月球16号”，它在月球软着陆后，用自动钻头采集了100克月球岩石，以便研究将来在月球能否顺利降落。人们曾一度认为，月球到处是厚厚的火山灰，没有可以立脚的坚硬岩石，担心降落到月球上可能会陷到火山灰里去。这一年的11月7日，“月球17号”不仅实现了软着陆，而且把一辆2米多长、宽1.6米的自动八轮小车送到了月球上。小车上装有机械室，工作的电源靠太阳能电池来供应。车上还有电视摄象机，由地面控制人员对它进行指挥。小车白天到处移动并工作，晚上“休息”，因为没有太阳能供电了。在长达11个月的工作期间，小车走了8万平方米的月球区域，摄下了2万多张月面照片，对25个不同的区域进行了土壤的化学成份分析。
几乎在同一段时间内，美国在登月前的准备工作中，也取得了迅速的进步。它先后发射了“徘徊者”9号探测器，“勘测者1～7号”，“月球轨道飞行器”1～5号。其中1966年5月刃日发射的“勘测者1号”，于6月2日在月球登陆，自动摄像机发回了1.1万多幅电视图像。以后“勘测者3号”又在月球的一个火山口软着陆，它的1.8米长的自动臂拿着一把45厘米长的小铁锹，挖掘了月球土壤，随后进行了土壤分析。通过一系列的考察，科学家们对月球的地表情况有了比较一致的意见。他们认为：对于人类的行走来说，月面不是太柔软的，而对于着陆的飞船来说，也不是过于坚硬的。进行了这一系列活动之后，美国雄心勃勃提出了著名的。“阿波罗计划”。
从空间时代的第二年开始，即从1958年8月开始至1976年8月的18年中，前苏联和美国向月球发射了83个探测器。其中，前苏联47个（失败15次，成功32次），美国34个（失败7次，成功27次）。1959年10月4日，前苏联发射的“月球3号”（重614千克）首次拍摄了70％月球图片，但发回地球的数目不多；而美国发回的月球电视画面很多，如月球探测“轨道器2号”有184幅，“轨道器3号”有182幅，“轨道器4号”有163幅“轨道5号”。有213幅，特别是“勘查者3号”有6315幅，“勘查者5号”有806幅，“勘查者6号”有3006幅。通过这么多的月球电视图片，完全能够揭开几千年来梦幻中的月球的真面目。月球是一个无空气和水的天体，当然也就无生命遗迹。月球受着太阳风和陨星的轰击，昼夜温度热冷两极化。据推测丹龄有46亿年，和地球年龄相同。
前苏联和美国为什么选择月球作为它们空间时代开始的角逐竞技场呢？首先因为月球是地球的卫星，离地球近（约39万千米）。两国都想用自己初期空间技术优势去力争探索月球的“第一”而显示其国威，因此具有浓厚的政治含义。其次，在科学意义上分析，直接观测月球，可以揭开几千年来梦寐以求的月球之谜，进而分析研究地一月系的起源，以至太阳系本身的形成。例如，前苏联和美国探月后竞相探索金星和火星。前苏联圃于空间技术水平所限，它的宇宙飞行器最远飞到火星，只涉及到太阳系内行星；美国）D年代为了探测木星、土星、夫王星、海王星和太阳系外行星，先后发射了“先驱者10号”和“先驱者11号”、“旅行者1号”和“旅行者2号”。其中，“先驱者10号”和“旅行者2号”已飞出太阳系，到另一个恒星空间旅行去了！
到达月球的第一号使者——前苏联“月球号”
1959年1月2日，前苏联发射“月球1号”，这是重361.3千克的无人探测器。途中飞行顺利，但是没有命中月球，而从距离月球表面7500千米的地方通过，成为历史上第一颗甲人造行星”。
美国在那一年的3月3日从卡纳维拉尔角发射了“先锋4号”，它从距离月球表面59000千米的地方通过。
1959年9月12日前苏联发射的“月球2号”在莫斯科时间9月14日上午零时2分34秒命中月球表面的“澄海”，只比预告的时间迟了1分34秒。这是到达月球的第一号使者，在历史上第一次实现了从地球到另一个天体的飞行。科学测定计划在到达月面前就已经完成。科学仪器舱里的无线电通信装置在撞击月面的瞬间停止了工作。
前苏联的“月球”1号
接着在10月，前苏联成功地拍摄了月球背面的照片。重278公斤的“月球3号”在1959年10月4日发射，三天之后环绕到月球的背面，从7日下午6点30分开始拍摄了40分钟的月球背面照片。胶卷在探测器里自动冲洗，并用无线电送回地面。
在接收到的照片里，画面比较清晰的是：用焦距20厘米的照相机拍摄的4张和用焦距50厘米的照相机拍摄的5张。
“月球”3号的飞行路径
月球的自转周期和公转周期相同，所以月球总以相同的半面对着地球，也就是说，从地球上看不到月球的背面。“月球3号”拍摄的照片使人类第一次看到了月球的背面。
前苏联整理综合了“月球3甲拍摄的照片，制作出世界上第一张月球背面的月理图。其中的一些环形山被命名叫齐奥尔科夫斯基、爱迪生、祖冲之、门得到耶夫等。
美国“徘徊者”探测器抵达月球前苏联“月球2号”命中月面、“月球3号”拍到月球背面的照片以后不久，1959年12月12日，美国确定了“徘徊者”计划。
这个计划的目的是要使无人探测器命中月面，同时在命中之前拍摄月面的特写镜头，并且把地震仪送往月面。
探测器的设计和制作由加利福尼亚工科大学的喷气推进研究所担任。重305千克的“徘徊者1号”在1％1年夏季完成，8月圈日，用“宇宙神一阿吉纳B”火箭发射，进入环绕地球的卫星轨道。按原计划，“徘徊者1，号、2号”是为调查探测器性能的，它们要运行在远地点80万千米、近地点160千米的扁长的椭圆轨道上，在远离地球的“深宇宙”试验电视摄象机、通信装置能否正常工作。但是由于第二级火箭发生牧障，“徘徊者1号”只进入远地点280千米、近地点174千米的比较低的轨道。1961年11月18日发射的“徘徊者2号”都遭到同样的命运。
前苏联世界上第一张月背图
继两次试验失败之后，美国立刻进行“徘徊者3号”的试验。在“徘徊者3号”上不仅有电视摄象机，还有地震仪等7种观测仪器，地震仪用木材和油等充分保护，即使探测器猛烈撞击月面，也不至于损坏。
“徘徊者3号”在1962年1月26日自从卡纳维拉尔角用“宇宙神阿吉纳旷火箭发射。但是由于火箭控制系统发生故障，在离月面32000～48000千米的区域飞过，没有能够到达月球。
1962年4月23日发射的“徘徊者4号”进入月球的背面，命中月面。1962年10月18日发射的“徘徊者5号”，由于太阳能电池板短路，动力系统突然停止运转，又告失败。
经历了这几次失败，美国改变了？徘徊者”探测器的设计，取消了地震仪等观测仪器，只用电视摄象机拍摄月面的照片。经过这种改造广1964年1月30日发射了“徘徊者6号”，命中月球正面的“静海”地区，但是在飞近月球表面的时候电视摄象机坏了，没有能够拍回照片。
1964年7月28日发射的“徘徊者7号”第一次获得成功，它命中预定的着陆地点——“云海”，在撞击以前的17分钟里，它的6架电视摄象机拍摄了4308张月面的逼近照片，这是历史上第一批月面特写镜头，它显示了小到直径1米左右的坑穴和几块直径不到30厘米的岩石，这些是在地球上用望远镜所无法看到的。
1965年2月17日发射了“徘徊者8号”，它命中“静海”，在飞行的最后9分钟里，拍摄到7137张“静海”附近的近景照片。同年3月34日发射的“徘徊者9号”坠落在“云海“附近的火山区。在击中月球以前19分钟里，拍摄了5814张月面近景照片，并且传送回地球。这些照片所反映的月面形态，比在地球上用天文望远镜所拍摄的最好照片要清晰2000倍。
美国对取得这个成果十分高兴，把“徘徊者7号”的命中地点重新命名，叫做“人知海”。
参加这个计划的有5万人，全部费用是26000万美元。每个“徘徊者”的造价，包括火箭的发射，是2800万美元。
前苏联探测器软着陆月面
前苏联1963年发射的“月球3号”开始硬着陆月面。“月球4号”飞到离月球8500千米地方向太阳轨道飞去；1965年，“月球5号”、“月球6号”、“月球7号”、“月球8号”统统失败；1966年，“月球9号”（1583千克）第一次成功软降落在北纬7°8′和西经64°33′的月面上，着陆器重100千克，工作了4天，发回几幅中分辨率360度的电视全景图和辐射资料，最后因电源耗尽而停止工作。同年12月，“月球13号”（1590千克）软着陆在北纬18°5′和西经62°3′月面上，四块防护仪器板打开后，释放出两个折叠的带有土壤化验器的机械臂，借助这些装置测定了月面土壤的密度和坚实度。
前苏联通过软着陆器实地勘查月面土壤性质后，1966年3月发射了“月球10号”（1600千克）。它是第一次成为绕月飞行的人造卫星（245千克），寿命短促，只有56天，但测量了月球空间辐射和微陨星环境，还向地球播放了“国际歌”。月球11号”和“月球10号”有相同的有效载荷；“月球12号”及“月球14号”装有照相机，只发回了几张月面图片。1965年7月发射的“探测器3号”虽靠近月球飞向太阳轨道，但拍摄了“月球3号”看不到的远侧部分，发回28幅图片，其中23幅是月面图像。
美国的“徘徊者”是撞击月面的，瞬息间它的全部仪器就毁坏了。前苏联打算使探测器在月面软着陆，以便拍摄月面的风景照片。前苏联的第一个尝试是1963年4月2日发射的“月球”4号，但是，从距离月面8500千米的地方飞过，没有命中。
在这以后大约两年的时间里，前苏联没有发射月球探测器。也许在这个期间前苏联在为软着陆改进仪器。
1965年5月9日，前苏联发射“月球5号”。这次没有象先前的4号那样，正式发表是以软着陆作为目标，但是，飞行的目的是软着陆，这是显然的。“月球5号”比预定的时间提早5分钟到达月面，撞击在“云海”。软着陆失败。
接着“月球6号”从距离月面16万千米的地方飞过，“月球7号”撞击在“风暴洋”，“月球8号”到达“风暴洋”，但是刚刚到达，通信就断绝了。
第一次获得成功的是1966年1月31日发射的“月球9号”。这个探测器经过79小时的飞行之后，在“风暴洋”的“马利乌斯”、“拉伊纳”环形山的西方软着陆，用电视摄象机拍摄月面的风景照片，并且送回地面。
“月球9号”重1.583吨。它的软着陆过程是这样：在着陆前48秒（距月面75千米），火箭逆喷射减速。在探测OS本体撞击月面以前，重100千克的着陆体和本体分离。这个着陆体装在自动充气的气球里。这个气球可以缓和着陆时候的冲击。着陆以后，保护伞打开，象大朵花的形状。
