لونا-۳ در روز ۷ اکتبر در حالی به ماه رسید که قسمت اعظم نیمه پنهان ماه به طرف خورشید قرار داشت. مرکز هدایت زمین به کاوشگر فرمان چرخش به دور محور عمودی را داد. به این ترتیب قسمت تحتانی لونا متوجه خورشید و دوربین‌های آن به سوی ماه قرار گرفت و دوربین‌های آن از فاصله ۶۲۰۰ کیلومتری عکسبرداری از نیمه پنهان ماه را آغاز کرد. دو دوربین عکاسی کاوشگر تعدادی تصویر از ماه را ثبت و ضبط کرد. با ادامه حرکت چرخشی سفینه, در راه برگشت و رسیدن به فاصله ۴۵ هزار کیلومتری، در روز ۱۸ اکتبر، مرکز هدایت پرواز دستور ارسال عکس‌ها را به لونا-۳ داد.
این کار با موفقیت انجام گرفت و بالاخره در روز ۲۷ اکتبر عکس‌های بخش پنهان ماه منتشر شد. با توجه به فاصله زیاد سفینه و ماه تصاویر گویای جزئیات نبود ضمن آنکه تنها ۷۰ درصد نیمه پنهان را شامل می‌شد اما در این عکس‌ها بعضی جزئیات که قبلا تنها قسمت‌هایی از آنها در معرض دید بشر قرار داشتند مثل دریای بحران‌ها و یا دریای هامبلت, دریای اسمیت و دریای جنوب، هویدا شدند. عکس‌های ماه همچنین روشن کرد که قسمت اعظم پشت ماه شامل مناطق کوهستانی و نسبت به بخش مرئی از زمین دشت‌های پست و سیاه کمتری دارد.
دانشمندان روس بعد از دریافت عکس‌ها پاتریک مور اخترشناس معروف غربی را به شوروی دعوت کردند تا در تهیه نقشه بخش پنهان ماه به آنان کمک کند. با استفاده از این عکس‌ها دو بخش بزرگ ماه که تا آن زمان مشخص نبود، دریای مسکو و دریای رویا نامگذاری شد. همچنین سلسله جبالی که در مسیر شمالی جنوبی به طول حدود ۲ هزار کیلومتر وجود داشت جبال شوروی نامیده شد.
گرچه کار لونا-۳ پس از یازده بار گردش در مدار ماه که ۱۷۷ شبانه روز طول کشید پایان یافت و ارتباط این سفینه با زمین قطع شد اما اهمیت کار این کاوشگر در تاریخ نجوم به عنوان یک گام مهم در زمینه شناخت ماه به ثبت رسید.
ساعت 24 از انتشار نظرات حاوی توهین و افترا و نوشته شده با حروف لاتین (فینگیلیش) معذور است.