Реализация программы, как уже говорилось, предполагала два последовательных этапа — облет земного спутника («Луна-1») и посадку на его поверхность («Луна-3»). При этом новая ракета-носитель Н1 была необходима только при выполнении второго этапа. При облете же Луны кораблем с экипажем из двух космонавтов хватало мощности ракеты «Протон», которая выводит на орбиту 21 тонну полезной нагрузки. Так как «Протон», созданный в КБ В.Н.Челомея, был машиной серийной, уже достаточно стабильной, С.П.Королеву казалось резонным использовать ее, дооснастив специальным разгонным блоком, для достижения своей промежуточной цели — облета Луны. Дефицит веса, естественно, накладывал ограничения на состав экипажа, объем оборудования, из-за экономии топлива предъявлял повышенные требования к точности траектории на всем пути экспедиции. Спустя много лет американцы, познакомившись с предложенной траекторией облета, были восхищены ее экономичностью и удивлялись, почему мы не берем патент на баллистическую проработку экспедиции. Решения баллистиков, сумевших найти траекторию полета в условиях немыслимого дефицита топлива, были универсальны для многих космических задач.

В Звездном городке дело кипело. Были созданы прекрасные тренажеры, космонавты осваивали методику управления лунным модулем и возвращаемым аппаратом. В планетарии изучали поверхность Луны, ее рельеф. Впервые предстояло удалиться от привычных околоземных трасс — и потому много времени было посвящено изучению звездного неба. Знать надо было не только северное полушарие, но и южное, по этой причине несколько раз ездили на юг, в знаменитую Абастуманскую обсерваторию. Впервые экипажи изучали курс космической навигации, учились пользоваться астроориентатором. Как вспоминает руководитель группы космонавтов А.Леонов, объем подготовки по программе «Луна» значительно превосходил привычные рамки.

Итак, хроника событий. В 1960 году появилось постановление о создании в 1963 году ракеты-носителя Н1, рассчитанной на полезную нагрузку 40 — 50 тонн.