Kozmické sondy sa s postupujúcou dobou zväčša stavajú čoraz komplikovanejšie a ich ciele sú čoraz smelšie. V začiatkoch dobývania Mesiaca na americkej strane to však bolo opačne. Po neúspechoch úvodnej série sond Pioneer NASA ambiciózne ciele svojich automatov zmiernila. Ďalšia dvojica sond, Pioneer 3 a 4, mala okolo Mesiaca iba preletieť a skúmať ho jediným vedeckým prístrojom. Ten mal merať kozmickú radiáciu. Sondy boli skromnejšie aj čo sa týka rozmerov a hmotnosti. Išlo o šesťkilogramové kužele s podstavou s priemerom štvrť metra a výškou niečo vyše pol metra. Ako rádiová anténa slúžila malá vystupujúca tyč a samotný vodivý plášť sond so zlatým pokovením. Mali len pasívnu tepelnú reguláciu v podobe pruhov na plášti. Energiu dodávali batérie s ortuťou.

Pioneer 3 vzlietla s nosičom Juno 2 na Mikuláša roku 1958. Prvý stupeň rakety však predčasne spotreboval svoje pohonné hmoty. Jeho motory preto vyhasli o 3,7 sekundy skôr oproti plánu. Už v tomto okamihu bolo zrejmé, že sonda vytúžený cieľ odborníkov opäť nedosiahne. Pioneer 3 navyše nabral odchýlku v smere o 3°. Čakal ho teda podobný osud ako Pioneer 1. Vystúpal do výšky 102 360 km, čo je opäť asi tretina vzdialenosti k Mesiacu, kým nezačal pod vplyvom zemskej gravitácie klesať k neodvratnému zhoreniu v zemskej atmosfére. Jeho let trval 38 hodín, z toho 25 hodín pozemské sledovacie stanice prijímali signály automatu. Z údajov sondy boli odvodené dva zreteľné radiačné pásy okolo Zeme.

2. januára 1959 prišiel na rad Sovietsky zväz. Raketa Luna 8K72 po prvý raz nesklamala, skôr sa nežiadúco prekonala. Udelila totiž sonde až o 100 m/s vyššiu rýchlosť než bolo plánované. Luna 1 sa však aj napriek tomu stala prvým telesom, ktoré prekonalo druhú únikovú rýchlosť a ktorému nebolo súdené sa niekedy vrátiť na Zem. Jej posledný raketový stupeň bol na tom rovnako.

Nasledujúceho dňa po štarte, počas letu sondy a jej raketového stupňa k Mesiacu, prebehol zaujímavý experiment. Raketový stupeň vo vzdialenosti 113 000 km od Zeme vypustil asi kilogram (možno viac) sodíka. Jeho pary vytvorili oranžový žiariaci oblak, ktorý slúžil jednak na presné zameranie polohy Luny 1 a jednak na výskum vlastností kozmického prostredia.

Piateho januára sonda preletela vo vzdialenosti 5995 km nad mesačným povrchom. Vinou vyššej rýchlosti sa plánovaný zásah Mesiaca nepodaril. Luna 1 bola totiž na „mieste stretnutia“ s Mesiacom asi o dve hodiny skôr než Mesiac samotný. Napriek tomu však (aj pod vplyvom propagandy) býva označená ako úspešná mesačná sonda. Nielenže priniesla nové poznatky o radiačných pásoch Zeme, slnečnom vetre a prostredí v takých veľkých vzdialenostiach od našej planéty, ale tiež zistila, že Mesiac nemá magnetické pole.

Po prelete Luna 1 vysielala ešte vyše dňa, kým sa po vybití svojich batérií odmlčala. Stalo sa tak vo vzdialenosti 597 000 km od Zeme. Dva dni na to sonda opustila sféru gravitačného vplyvu Zeme a odvtedy obieha okolo Slnka ako prvé človekom vyrobené teleso.

O dva mesiace neskôr sa veľmi podobná misia podarila aj Američanom. 3. marca 1959 raketa Juno 2 vyniesla do vesmíru sondu Pioneer 4, ktorá sa stala prvým americkým telesom a druhým človekom vyrobeným telesom vôbec, ktoré prekonalo druhú únikovú rýchlosť. Jej posledný raketový stupeň bol na tom rovnako. Už to sa považovalo za splnenie hlavného cieľa misie. Sonda podľa plánu merala kozmické žiarenie. Po iba jednodennom lete preletel Pioneer 4 okolo Mesiaca, avšak vo vzdialenosti až 58 983 km, bezmála desaťkrát väčšej, než preletela Luna 1. Išlo o dvakrát väčšiu vzdialenosť než je maximálna vzdialenosť, v ktorej mohla sonda zaregistrovať Mesiac svojím svetelným senzorom. Tento cieľ sa teda nevydaril, sonda však zistila aspoň to, že v okolí Mesiaca nie je žiadna radiácia. Aj Pioneer 4 potom prešiel na obežnú dráhu okolo Slnka.

Aj keď Sovietsky zväz vyšiel z úvodných fáz dobývania Mesiaca úspešnejšie, jeho primárny cieľ, zásah Mesiaca sondou, sa nesplnil. Sovietsky zväz preto vstúpil do druhej, pôvodne neplánovanej fázy programu Luna označovanej ako Luna E-1A. Spojené štáty sa zase vrátili k cieľu dopraviť na orbitu Mesiaca vedecky bohatšie vybavené družice. O výsledkoch týchto snáh informuje ďalší diel tohto seriálu.