Тормозной двигатель за 40 секунд работы уменьшает скорость аппарата до 112 метров в секунду. Через 12 секунд после окончания работы тормозной двигатель по команде с программного механизма сбрасывается с помощью взрывных болтов и свободно падает.
Программно-временное устройство управляет работой верньерных двигателей до момента, когда радиолокационный высотомер и доплеровский датчик скорости начинают получать сигналы, отраженные по поверхности Луны; расстояние до Луны в этот момент составляет приблизительно 4000 метров.
Дальнейший спуск осуществляется на трех верньерных двигателях, которые управляются по сигналам радиовысотомера и доплеровского датчика скорости. Эти сигналы поступают на электронный блок управления полетом, где вырабатываются команды на дросселирование двигателей, снижающих скорость по мере уменьшения высоты. На расстоянии 4 метров от поверхности Луны скорость аппарата уменьшается до 1,5 метра в секунду; верньерные двигатели выключаются, и аппарат совершает свободное падение в течение 2 секунд.
Удар при посадке смягчается разрушаемыми подушками опор и амортизаторов. В случае особенно жесткой посадки часть энергии гасится также разрушаемыми сотовыми алюминиевыми блоками, расположенными под рамой.
Космические аппараты «Лунар Орбитер» («Лунный спутник») предназначались для исследования окололунного пространства и фотографирования больших участков лунной поверхности.
Аппарат оборудован фотоустановкой, источниками электропитания, системой ориентации и стабилизации, Двигательной установкой, радиотехническим оборудованием и научными приборами. Масса аппарата – 386 килограммов.
Почти все бортовое оборудование смонтировано на платформе в нижней части аппарата. Двигательная установка и оборудование системы ориентации крепятся к несущей конструкции в верхней части аппарата, где смонтирован экран для защиты от истекающей струи бортового двигателя.
Фотоустановка включает в себя две фотокамеры, обеспечивающие соответственно разрешающую способность 8 метров и 1 метр при съемках с номинальной высоты 46 километров.
Снимки, полученные с помощью одной из камер, предназначены в основном для привязки к видимым с Земли ориентирам снимков, полученных с помощью другой камеры.
Считывание изображения с проявленной и отфиксированной пленки производится с помощью электроннолучевого сканирующего устройства с однострочной разверткой. Снимки, принятые с борта аппарата на станциях слежения, реконструируются построчно на экранах кинескопов и снимаются на 35-миллиметровую пленку.
Система электропитания состоит из солнечных батарей, смонтированных на четырех панелях, и аккумуляторной батареи.
Когда аппарат не освещен Солнцем или освещен не в полной мере, электропитание бортового оборудования обеспечивается никель-кадмиевой аккумуляторной батареей.
Система ориентации и стабилизации может работать от бортового программно-временного устройства (ПВУ) или по командам с Земли. Система включает: инерциальный измерительный блок, солнечные датчики, датчик направления на звезду Канопус, а в качестве исполнительных органов – сопла, работающие на сжатом азоте.
Бортовой ЖРД служит для коррекции на среднем участке траектории, вывода аппарата на селеноцентрическую орбиту и перевода с одной орбиты на другую.
Радиотехническое оборудование включает в себя два передатчика, командный приемник, всенаправленную антенну, вынесенную на стержне, и остронаправленную антенну с параболическим отражателем, также вынесенную на стержне.
Система терморегулирования аппарата пассивная. Вся поверхность аппарата снабжена теплоизоляцией, за исключением оптической части фотокамер и днища, через которое должно отводиться тепло.
Для изучения метеорной обстановки аппарат оснащен 20 детекторами метеорных частиц.
Для изучения радиационной обстановки используются два дозиметра, основным назначением которых является определение радиационной дозы, получаемой фотопленкой. Один из дозиметров измеряет дозу радиации, полученную неэкспонированной пленкой, второй – дозу радиации, полученную экспонированной, но необработанной пленкой. Если эта доза будет приближаться к критической, то вся оставшаяся пленка будет немедленно отснята и обработана.
Для запусков аппаратов «Лунар Орбитер» использовалась двухступенчатая ракета-носитель «Атлас-Аджена
Типовая программа полета предусматривала вывод второй ступени ракеты-носителя с аппаратом на промежуточную круговую геоцентрическую орбиту высотой 185 километров. После 21 – 35 минут обращения на орбите двигатель второй ступени включается вторично, и, проработав 92 секунды, выводит аппарат на траекторию полета к Луне. Ступень от аппарата отделяется, и через 30 секунд после этого развертываются панели с солнечными элементами и антенны. Затем начинается ориентация аппарата: он ориентируется так, чтобы панели с солнечными элементами были обращены к Солнцу, а остронаправленная антенна – к Земле.