Для реализации выхода на селеноцентрическую орбиту и мягкой посадки на лунную поверхность требовалось создать четырёхступенчатый вариант модифицированной ракеты-носителя Р-7А («Молния») с дополнительными блоками.
Введение новой техники сопровождалось сбоями, из-за которых гибли готовые аппараты. Поэтому мягкую посадку на лунную поверхность удалось осуществить только 3 февраля 1966 года («Луна-9») – после одиннадцати неудачных попыток.
Параллельно развивался проект планетохода Е-8. К этим работам подключились учёные из Астрономического совета АН СССР и ряда НИИ. Основную задачу удалось решить Ленинградскому «танковому» институту (будущий ВНИИТрансмаш), где шасси для планетохода, получившего индекс Л-2, начала конструировать специальная группа во главе с Александром Кемурджианом.
В 1965 году из-за высокой загруженности ОКБ-1 реализацией пилотируемой космической программы Сергей Королёв передал работы по беспилотным лунным аппаратам в ОКБ-301 Машиностроительного завода имени С. А. Лавочкина. Их возглавил опытный конструктор Георгий Бабакин. Подчинённый ему коллектив полностью пересмотрел существовавший план в пользу более тяжёлых аппаратов, которые могла вывести в космос только ракета УР-500К («Протон-К»), созданная в ОКБ-52 под руководством Владимира Челомея. В июне 1966 года Бабакин направил Кемурджиану техническое задание, и через полтора года первый образец шасси был доставлен на его завод.
Е-8 представлял собой герметичный корпус с приборами, установленный на самоходное шасси. Корпус имел форму перевёрнутого усечённого конуса с выпуклыми верхним и нижним днищем. Верхняя поверхность корпуса использовалась как радиатор-охладитель системы терморегуляции, закрываемый на ночь крышкой с солнечной батареей. Для обогрева аппаратуры был применён радиоизотопный источник тепла, содержащий ампулы с полонием.
Система электропитания, включавшая солнечную батарею и буферный серебряно-кадмиевый аккумулятор, обеспечивала бортовые системы постоянным током с предельным энергопотреблением до 1 кВт. Ходовая часть состояла из восьми моторо-колёс, причём каждое было ведущим. При необходимости любое колесо могло быть отключено от привода. Девятое мерное колесо расположили в кормовой части корпуса – с его помощью измерялся пройденный путь и коэффициент буксования.
На поверхность Луны планетоход, названный потом "Лунходом", доставлялся ракетным корректирующе-тормозным модулем с собственной системой управления и четырьмя амортизированными опорами. После мягкой посадки производился подрыв пироболтов, которые удерживали Е-8 на модуле, и опускались две пары трапов. Планетоход мог сойти на поверхность передом или задом в зависимости от обстановки.
Для управления луноходом был образован отряд операторов из числа офицеров командно-измерительного комплекса (КИК – ныне Главный испытательный космический центр Министерства обороны им. Г. С. Титова).
Бортинженер "Лунохода-1" Альберт Кожевников рассказывает:
«На наш НИП поступила телефонограмма с указанием отобрать людей, добровольцев, так сказать, в спецгруппу для работы с космической техникой. Для чего конкретно, где работать – из телефонограммы узнать нельзя было. Но магическая притягательность слов «космическая техника» сделала своё дело… Институту медико-биологических проблем, куда нас сначала направили, пришлось с нами крепко повозиться. У них самих, как мне показалось, не было опыта в части специфики нашей будущей работы, а отбор делать нужно.
Квалифицированные медицинские специалисты в течение месяца придирчиво оценивали наше общее физическое состояние, выносливость, возбудимость, долговременную и оперативную память, умение ориентироваться в пространстве, способность переключать внимание и быстро адаптироваться в неизвестных условиях и многое другое. И вот на наших глазах рождались тесты. Для начала прошлись по «тропе космонавтов». А тут и подоспела специфика – адаптивность зрения, цветоощущение, способность охватить одновременно много данных… Да, а для чего нас готовят, впервые услышал во время проверок. В самом общем виде… Но что такое луноход, узнал только во время встречи с Бабакиным».
Все кандидаты в экипажи, по нынешнему, "удалённых экипажей" прошли медкомиссию почти такую же, как реальные космонавты, а также теоретическое обучение. Кроме того, в программу подготовки входило автомобильное дело. Все будущие члены экипажа могли водить любые грузовики – ГАЗы, УАЗики, ЗИЛы и легкие, средние, тяжелые тягачи.
