Nach dem erfolgreichen Flug von Luna 3 planten die sowjetischen Techniker ein noch wesentlich anspruchsvolleres Unternehmen. Sergej P. Koroljow hatte sich zwar gegen eine Wiederholung der Fotomission von Luna 3 ausgesprochen, doch setzten sich diesmal die Befürworter des Projekts aus den Reihen der Wissenschaftler durch. Sie waren von der Qualität der vorliegenden Aufnahmen enttäuscht und argumentierten erfolgreich, daß auch deutlich bessere Mondaufnahmen der Welt als neuer bedeutender Erfolg „verkauft“ werden konnten. Koroljow hingegen hätte sich lieber auf die Mars– und Venusprojekte konzentriert. Eigentlich sollte für die Mondmission das E-​2 F Sondendesign mit dem Jenissej-​3  Kamerasystem eingesetzt werden, doch dieses war noch nicht einsatzbereit. Und so wurde das E-​2 A Design von Luna 3 nochmals überarbeitet, vor allem die Sendeleistung erhöht. Die Sonden erhielten die ursprünglich für ein anderes Projekt vergebene Bezeichnung E-​3 . Erstmals sollten zwei Sonden kurz nacheinander gestartet werden und den Mond aus verschiedenen Perspektiven fotografieren. Außerdem war ein geringerer Abstand zum Mond während der Aufnahmen geplant. Leider blieb dem durchaus interessanten Projekt der Erfolg verwehrt. Nach einem zunächst erfolgreichen Start am 15.04.1960 hatte die letzte Raketenstufe der Luna 8K72  Rakete drei Sekunden vorzeitig Brennschluß und die erste der beiden Sonden erreichte wegen eines Defizits von 110 ms^–1  nicht die Fluchtgeschwindigkeit. Aus rund 200.000 km Erdentfernung stürzte Objekt E-​3  zur Erde zurück und verglühte über Zentralafrika in der Atmosphäre. Der Fehlschlag war besonders frustrierend, da sich später herausstellte, daß der vorzeitige Brennschluß auf eine Betankung mit zuwenig Kerosin zurückzuführen war!