На 12 септември 1970 г. ракетата „Протон-К“ извежда в космоса автоматичната станция „Луна-16“, която се отправя към естествения спътник на Земята.

Апаратът е създаден в конструкторското бюро на Георгий Бабакин и се състои от две основни части: модул за кацане с устройство за събиране на почвени проби и възвръщаема ракета.

В горната част на ракетата е разположен спускаем апарат, предназначен да достави пробите на Земята, докато модулът за кацане остава на лунната повърхност.

Пет дни след изстрелването, на 17 септември, „Луна-16“ успешно навлиза в окололунна орбита.

През следващите два дни станцията извършва маневри за корекция на орбитата си, подготвяйки се за кацане.

На 20 септември апаратът се приземява в района на Морето на изобилието

Това е на километър и половина от предварително изчислената точка.

Кацането се случва по време на лунна нощ – Слънцето е залязло около 60 часа по-рано.

Въпреки че станцията е оборудвана с телефотометри и осветителни тела, недостатъчната светлина не позволява да се заснемат панорамни изображения на повърхността, които да помогнат при избора на място за сондиране.

След кацането наземният екип проверява всички системи и изпраща команди за активиране на устройството за събиране на проби.

Сондата прониква в реголита, като е проектирана да се върти и да нанася удари при среща с по-плътни скали

След като достига дълбочина от около 35 сантиметра, устройството изважда сондата, завърта я на 180 градуса и поставя събрания материал – около 100 грама лунно вещество – в специален контейнер. Контейнерът е херметически затворен, за да се запазят пробите.

На 21 септември възвръщаемата ракета стартира директно от Луната към Земята, без да влиза в междинна орбита.

По време на целия обратен полет не са правени никакви корекции на траекторията.

Това постижение е истински триумф за съветските балистици от Института по приложна математика, които изчисляват старта с точност до части от секундата, за да осигурят прецизно кацане в зададения район.

Междувременно модулът за кацане остава в Морето на изобилието и продължава да предава данни за температурата и радиационната обстановка.

На 24 септември, спускаемият апарат се отделя от ракетата и навлиза в земната атмосфера с втора космическа скорост

След балистично спускане той се приземява с парашут на територията на Казахска ССР, на около 80 километра югоизточно от град Джезказган. Така „Луна-16“ влиза в историята като първата мисия, доставила лунна почва на Земята в напълно автоматичен режим.

Доставените проби се изследват от учените и до днес.

В тях се съдържат частици базалт и други скали, които разкриват историята на Морето на изобилието.

Анализ от 2025 г. на 17 базалтови частици установява, че вулканичните изригвания в този район са се случили преди около 3,9 и 3,6 милиарда години.

В други частици учените откриват микроскопичен фрагмент от метеоритно вещество.

Така пробата, донесена през 1970 г., продължава да помага за изучаването не само на лунния вулканизъм, но и на следите от древни сблъсъци на повърхността на Луната.