В начале 1966 года на операционном столе умер Сергей Королёв. Вскоре автоматическая станция «Луна-9» совершила мягкую посадку в лунном Океане Бурь. Это была победа: мягкое прилунение, успешная работа радиосвязи по трассе Земля – Луна, телепередача с Луны на Землю, подтверждение герметичности кабины. Несколько позже «Луна-10» вышла на лунную орбиту и передала оттуда «Интернационал».

Космонавтов уже готовили к облёту Луны (проект Л-1), который должен был состояться к 50-летию Октябрьской революции. Алексея Леонова, первым вышедшего в открытый космос, и Гагарина рассматривали как кандидатов для высадки в 1968 году на Луне (проект Л-2). По дипломатической линии шли переговоры в связи с возможной посадкой возвращающихся лунных кораблей в Индии, Пакистане, Иране, Афганистане. Каманин, даром что скептик, записал в начале 1967 года: «Если всё пойдёт нормально, то вполне возможно, что первый пилотируемый облёт Луны будет выполнен в 1967 году, а первая высадка человека на Луну – в 1969 году. Ясно одно, что до 1970 года человек станет полным хозяином Луны».

Однако 1967-й и 1968 годы стали для советской космонавтики самыми мрачными – как будто после смерти Королёва удача ушла куда-то в лунную тень. В апреле 1967 года полёт «Союза-1» завершился гибелью Владимира Комарова, в марте 1968-го погиб Гагарин.

Американцы в конце 1967 года запустили ракету «Сатурн-5» с кораблём «Аполлон» и мягко посадили на Луну аппарат «Сервейер-6». «Америка имеет все возможности быть ведущей космической державой… Надо прямо признать, что теперь американцы имеют все основания надеяться на то, что они первыми высадятся на Луну и другие планеты. Мы потеряли ведущую роль в космических исследованиях и в ближайшие годы станем свидетелями дальнейшего нашего отставания», – записал генерал Каманин. Оно было связано в основном с ракетой-носителем. Причинами провалов Каманин считал плохую организацию работ, ошибки и недисциплинированность конструкторов, слабую координацию, нехватку средств.

С дистанции, впрочем, никто не сходил. Были и достижения, и неудачи (свои планы СССР держал в секрете – объявляли только об успехах, провалы замалчивали). На этом этапе две космические державы ещё шли, что называется, ноздря в ноздрю. В СССР задумывались о запуске лунной орбитальной станции и сооружении в 1980-х лунной базы «Звезда», специально для Луны разработали полужёсткий скафандр «Кречет».

В сентябре 1968 года в Союзе праздновали победу: беспилотный «Зонд-5», облетев Луну, приводнился в Индийском океане и на борту океанографического судна «Василий Головнин» прибыл в Бомбей. «Сбылась наша давнишняя мечта – космическая трасса “Земля – Луна – Земля” открыта», – записал Каманин. На борту «Зонда-5» находились две среднеазиатские черепахи. Они стали первыми живыми существами, вернувшимися на Землю после облёта Луны. В отличие от космонавтов-собак, имена героических черепах забылись.