A 20. században a rádiótechnika kialakulásával lehetőség nyílt a Hold rádióhullámokkal történő vizsgálatára is. 1946. január 10-én az amerikai hadsereg Diana-projekt(wd) fedőnevű kísérlete sikeresen detektált a Holdra sugárzott és onnan visszaverődött radar-impulzusokat.
Néhány héttel később, február 6-án a Bay Zoltán vezette magyar csoport is kimutatta a radarhullámok visszaverődését a Holdról. Az eredmények hatására alakult ki és indult fejlődésnek a csillagászat új ága, a radarcsillagászat.
A kezdeti űrszondás próbálkozások nem annyira felfedezési, mint inkább politikai célúak voltak. Ennek keretében a Szovjetunióban megkezdték a Luna-programot, míg az Egyesült Államokban a Pioneer-programot. Mindkettő célja a Hold volt – és az, hogy megelőzzék egymást.
Luna-program
Három eltitkolt sikertelen indítás után a Luna–1 érte el először a Holdat 1959. január 4-én, amikor 6000 kilométerre repült el mellette, majd a Luna–2 csapódott először a holdfelszínbe 1959. szeptember 14-én és a Luna-3 készítette az első fényképeket a Hold túloldaláról 1959. október 4-én.
Pioneer-program
A Pioneer-program holdi becsapódásra tervezett első három szondája szintén kudarcot vallott és visszazuhant a Földre, mire a Pioneer–4 1959. március 4-én választ adott a Luna–1 teljesítményére. Az amerikaiak nem is próbálkoztak tovább ezzel a szondatípussal, hanem Ranger néven új eszköz tervezésébe fogtak és a Hold felszínének fotózását, illetve a becsapódást már ezzel akarták végrehajtani.
Ranger
Az amerikaiak nem is próbálkoztak tovább ezzel a szondatípussal, hanem Ranger néven új eszköz tervezésébe fogtak és a Hold felszínének fotózását, illetve a becsapódást már ezzel akarták végrehajtani. A Ranger-program szondáinak a tervek szerint el kellett érniük a holdfelszínt, amelybe végül becsapódtak, ám az utolsó percekben minden korábbinál nagyobb felbontású képeket készíthettek. Rengeteg hiba után a Ranger–7 volt az első, amely teljesíteni tudta küldetését 1964. július 31-én.
A következő fejlődési lépcső a sima leszállás teljesítése volt.
Ez már az emberes holdprogramok jegyében zajlott: kísérletileg kellett bebizonyítani, hogy le lehet szállni űrhajóval a holdfelszínre és ott képes lesz az ember is megvetni a lábát. A Szovjetunió a Luna-program továbbfejlesztésével (gyakorlatilag ugyanazon név alatt új szondatípussal), az USA pedig a Surveyor-program beindításával látott neki a feladatnak.
Luna-9
Ismét egy Luna szonda ért el először sikert, amikor 1966. február 3-án a Luna–9 sima leszállást mutatott be az Oceanus Procellarumon. A szonda egy kráterben landolt, így nem sokat tudott közvetíteni a holdfelszínről – nem látott ki a kráterből –, ám az első közelképeket is neki köszönhetjük.
A Luna-programban összesen nyolc sikeres leszállást teljesítettek szovjet szondák, amelyből kettő automata holdjárót, a Lunokhodot is vitt magával.
Surveyor
Az első sikeres Surveyor szonda négy hónapos késéssel, 1966. június 2-án szállt le, ám jóval több képet küldött szovjet vetélytársánál. A program két kudarcba fulladt és további négy sikeres repülést tartalmazott.
A leszállás nyújtotta lehetőségek helyi megfigyeléseket tettek lehetővé, de a tudósoknak és az ember holdi leszállását tervező mérnököknek szüksége volt globális adatokra, illetve fotótérképekre az egyes kijelölt leszállóhelyekről.
Ehhez Hold körüli pályára kellett állítani egy űreszközt.
Lunar Orbiter program
A Lunar Orbiter-program öt Hold körül keringő űrszondából állt, melyek 1966 és 1967 között végezték a holdfelszín fényképezését.
Az Apollo-program előkészítésére a NASA öt űrszondát küldött Hold körüli pályára, melyek feltérképezték a felszínt és megfelelő leszállóhelyeket kerestek a későbbi Surveyor-szondák és Apollo-expedíciók számára. A munka során a Hold felszínének 99%-át lefényképezték 60 méteres felbontással.
Az első három expedíció elsődleges célja az volt, hogy leszállási helyeket derítsen föl az Apolló expedíciók számára. Ezek az űrszondák egyenlítő-közeli pályákon keringtek. E feladat sikeres végrehajtása után a Lunar Orbiter-4-et közel poláris pályára állították térképező feladattal azért, hogy felvételeivel egyenletesen fedje le a Hold látható oldalát.
Luna 10
Az első sikeres Hold körüli pályára állást a Luna–10 teljesítette 1966. április 3-án, ezzel a Hold első mesterséges holdja lett. Tervezett feladata a Hold megközelítésén kívül – körpályára állás, felületének fényképezése és a Hold körüli térség kutatása. Repülés közben a kozmikus sugárzás, a napszél, a mikrometeoritok, az interplanetáris anyag és a Hold mágneses terének vizsgálata.
Tudományos eredményei:
- a holdi medencék talaja a bazaltra hasonlít,
- a pályamérések meghatározták, hogy a Hold szabálytalan körte alakú,
- mágneses tere gyakorlatilag nincs,
- a Hold közelében a mikrometeorok sűrűsége 100-szor akkora, mint a bolygóközi térségben.
Ezután következhettek az emberes küldetések az Apollo-programban, az egyik legnagyobb űrkutatási programban. John F. Kennedy amerikai elnök 1961-ben hirdette meg a programot, főként politikai megfontolásokból és azzal a céllal, hogy az évtized végéig az USA embert juttasson a Holdra és biztonságban vissza is térjen onnan.
A program során 1961-62-ben lefektették az elveket, megszületett a LOR koncepció. 1961-67 között kifejlesztették a holdrepülés hardvereit (hordozórakétákat, űrhajót, holdkompot).
Apollo-1
Az Apollo–1, vagy eredeti NASA jelölése szerint AS–204 volt az Apollo-program első olyan küldetése, amelyen a fedélzeten embereket küldtek volna a világűrbe. Az 1967. február 21. napjára tervezett startra végül nem került sor, mert 1967. január 27-én egy startszimulációs teszt során az űrhajó kabinjában tűz ütött ki, melynek során Gus Grissom parancsnok, Ed White parancsnoki modul pilóta és Roger Chaffee holdkomp pilóta az életüket vesztették. Ezért a holdűrhajó tervezését újra az alapoktól át kellett gondolni. 1967-69-ben aztán a kijavított űrhajó berepülése is sikerrel megtörtént.
Apollo-program
1969. július 21-én Neil Armstrong és Edwin Aldrin lettek az első emberek, akik a Hold felszínére léphettek.
Apollo-program
Őket követően még hat expedíciót indítottak a Holdra, amelyből öt sikeres is volt, egyet – az Apollo–13-at – egy oxigéntartály robbanása miatt félbe kellett szakítani. Az utolsó három expedíción az űrhajósok holdjárót is vihettek magukkal. A holdexpedíciókban összesen 27 amerikai űrhajós járt a Hold térségében, közülük 12 ember járt a holdfelszínen. Összesen 12 és fél napot töltöttek az égitesten, ezalatt 14 alkalommal hagyták el a leszállóegységeket 80 óra 26 perc időtartamra. 379,5 kg kőzetmintát hoztak a Földre, és közel 100 kilométert jártak be a Hold felszínén. Jártak űrhajósok a holdtengereken, felmérve ezen hatalmas bazaltsíkságokat, járt ember a Hold ősi felföldjein, ahonnan több mint 4,5 milliárd éves kőzetek kerültek elő, jártak emberek szűk holdi völgyekben és látogattak meg emberkéz alkotta tárgyat, egy korábban landolt holdszondát. Mindegyik holdkomp számos műszert vitt magával, amelyek legtöbbje még évek múltán is szolgáltatott megfigyelési adatokat, sőt a passzív műszerek – mint a lézertükör – segítségével a mai napig folynak megfigyelések, kutatások. A program leglátványosabb eredménye az volt, hogy a Hold keletkezésével kapcsolatos addigi elméletek helyett egy másikat támasztott alá.
Az űrverseny keretében a Szovjetunió is megalkotta a maga holdprogramját, elkészültek a holdűrhajó és a holdkomp prototípusai is. A program azonban megfeneklett, mivel nem sikerült megfelelő hordozórakétát kifejleszteni, a holdra szállás céljára megvalósított N-1 holdrakéta mind a négy próbaindítása kudarcot vallott, így szovjet űrhajós nem juthatott a Holdra. Helyette a Luna-programban immár sokadszor új szondát építettek és 1970-76 között a Luna–16,–20 és – 24 repülésen mintavevő szondákat küldtek fel, amelyek sikerrel juttatták néhány dekányi anyaghoz a szovjet tudósokat.
Az Apollo-program után meglehetősen lehűlt az érdeklődés a Hold iránt. Egészen az 1990-es évekig kellett várni újabb automata szondákra. 1990-ben a japán Hiten, 1994-ben a Clementine űrszonda, 1998-ban pedig a Lunar Prospector látogatta meg az égitestet. Az első európai szondára, a SMART–1-re 2003-ig kellett várni.
Hiten-Hagamoro
A Hiten (eredeti nevén Muses-A) az első japán holdszonda. 1990. január 24-én állították Föld körüli parkolópályára. 1990. március 19-én először közelítette meg a Holdat, és ott pályára állította a 12 kg-os Hagoromo keringő egységet. Ezzel a szondával nem sokkal később megszakadt a kapcsolat. A Hiten a földi felsőlégkörben a levegőfékezést próbálta ki. Többször is megközelítette a Holdat és 1992. február 15-én pályára állt körülötte. 1993. április 10-én becsapódott a felszínbe.
Clementine-szonda
A NASA 1994-ben „tért vissza” a Holdra a Clementine szondával. Az űreszköz a NASA és az amerikai hadsereg közös programja volt. Ennek keretében különböző hullámhosszakon (látható fény, ultraibolya, infravörös) készítettek felvételeket a felszínről, lézeres magasságmérővel domborzatfelmérés folyt, valamint graviméteres mérésekkel a Hold körüli mágneses mezőt térképezték fel. A küldetés érdekessége az volt, hogy a Clementine poláris pályára állt, azaz keringése az egyenlítőre merőleges volt, így a repülés ideje alatt az égitest teljesen körbefordult a szonda alatt, így az egész holdfelszínt meg lehetett figyelni általa.
Lunar Prospector
A Clementine-t követő Lunar Prospector volt minden idők legfejlettebb holdszondája. A NASA eszköze szintén poláris pályáról végzett az egész holdgömbre kiterjedő méréseket, nagyjából hasonló eszközparkkal, mint elődje, csak sokkal fejlettebb, jobb képességű műszerekkel. Legnagyobb eredményének a Hold sarkai környékén, a mindig árnyékban levő kráterek alján összegyűlt vízjég jelenlétének kimutatását tartják, amelyet azonban az elmúlt években erősen kétségessé tettek a földi kontrollmérések negatív eredményei.
SMART-1
Az Európai Űrügynökség legelső holdszondája a SMART–1 volt 2003–2007 között. A kis eszköz elsősorban egy új meghajtási módszer, az ionhajtóművel történő holdpályára állás kikísérletezésére indult. A xenon hajtóanyagú ionhajtómű mindössze 82 kg anyag felhasználásával juttatta el a SMART–1-et Hold körüli pályára, igaz – a korábbiakhoz képest – sokkal lassabban, 14 hónap alatt. A Hold közelében aztán a szonda fényképezett, valamint infravörös és röntgenméréseket végzett.
KAGUJA
A szondát 2007. szeptember 14-én indították H–IIA hordozórakétával. 19 napos repülés után érte el a Holdat. Hold körüli pályáról azóta gyűjti a Hold eredetének és fejlődésének megértéséhez szükséges információkat. A Kaguja (japán betűkkel: かぐや) vagy SELENE (a SELenological and ENgineering Explorer névből alkotott mozaikszó, utalással a „Hold” jelentésű görög Szelénére) Japán második küldetése a Holdhoz. Három űreszközből áll: a központi keringő egység, a VRAD műhold és egy közvetítő műhold. Az első kettő gyűjti az adatokat, az utolsó besegít a központi orbiter és a Föld közötti kommunikációba. A szonda gamma-spektrométere először azonosított a Hold felszínén uránt, közelítő eloszlását is feltérképezték
SMART-1
A Kaguja (japán betűkkel: かぐや) vagy SELENE (a SELenological and ENgineering Explorer névből alkotott mozaikszó, utalással a „Hold” jelentésű görög Szelénére) Japán második küldetése a Holdhoz. Három űreszközből áll: a központi keringő egység, a VRAD műhold és egy közvetítő műhold. Az első kettő gyűjti az adatokat, az utolsó besegít a központi orbiter és a Föld közötti kommunikációba.
CSANG-O-PROGRAM
Csang-o-program (Csang-o ji-hao, magyarul „Holdistennő”, a program angol elnevezése: Chinese Lunar Exploration Program) a Kínai Nemzeti Űrügynökség által irányított holdkutató program.
1. szakasz: Keringő szondák
- Csang-o–1: a 2007-ben felbocsátott holdszonda 16 hónapon át keringett a Hold körül, elkészítve az eddigi legrészletesebb Hold-térképet. 2009. március 1-én irányítottan becsapódott az égitestbe.
- Csang-o–2: a 2010-ben Hold körüli pályára állt szonda tudományos megfigyeléseket végzett, majd tovább repült az L2 pont felé.
2. szakasz: Sima landolás
- Csang-o–3: 2013-ban a szonda leszállt a Holdra.
- Csang-o–4 : 2018. december 7-én indult küldetés. Leszállás 2019. január 3-án.
3. szakasz: Anyagminta-visszahozás
- Csang-o–5: 2020 november 23. Kínai űreszköz először gyűjtött mintát a Holdon, először szállt fel egy Földön kívüli égitestről, először csatlakozott Hold körüli pályán lévő keringő egységhez és először tért vissza talajmintákkal a Föld légkörébe nagy sebességgel.
BERESHEET
2019. február 22-én a SpaceX Falcon 9 hordozórakétája az űrbe vitte a Beresit – héber nyelven Beresheet – magyarul „Kezdetben” vagy „Lényegében”, a Mózes öt könyvének vagyis a Tórának az első szavának megfelelő – nevű űrszondát, amely az Izraeli Űrügynökség, a SpaceIL első holdszondája volt. A szonda többszöri pályamódosítással állt április 4-én Hold körüli pályára. A cél az volt, hogy a Beresit 2019. április 11-én a Földről szabad szemmel is látható Mare Serenitatis (Derültség tengere) területén szálljon le és néhány vizsgálatot végezzen, mielőtt visszaindul a Földre. Magyar idő szerint április 11-én 21:05-kor megkezdődött a leszállás, de egy hiba miatt megszakadt a kapcsolat, és az irányíthatatlan szonda lezuhant. A sikertelen leszállás ellenére Benjámín Netanjáhú izraeli miniszterelnök forradalmi eredménynek értékelte a szonda küldetését és támogatását biztosította egy újabb szonda építéséhez. Ezzel a leszállással Izrael lett volna a negyedik állam az űrtörténelemben – a Szovjetunió, Kína és az Amerikai Egyesült Államok mögött – aki űrszondát juttatott a Hold felszínére.
CSANDRAYAAN
A Csandrajáan–1 (dévanágari írással: चंद्रयान-1; nyugaton: Chandrayaan-1) Hold körüli pályára állított első indiai űrszonda. 2008. október 22-én indult,és november elején állt Hold körüli pályára. A Hold ásványtani feltérképezését végezte. Fedélzetén európai és amerikai műszerek is voltak, valamint egy 20 kg tömegű becsapódóegység (impaktor). A program költsége 80 millió dollár volt, az űrszonda tervezett élettartama 2 év lett volna. Az űrszondával a tervezettnél ha arabb, 2009. augusztus 30-án szakadt meg a kapcsolat, tervezési hiányosságok miatt a tervezettnél jobban melegedett, emiatt már korábban több műszerét le kellett kapcsolni. Fő eredménye a vízre utaló bizonyítékok felfedezése a Hold déli pólusának közelében lévő, örökké árnyékos kráterek mélyén.
Az indiai holdprogram folytatása, a Csandrajáan–2 egy kis automata holdjárót szállított 2019-ben. Kína és Japán után India a harmadik ázsiai ország, mely űrszondát állított Hold körüli pályára.