14 февраля 1972 года с космодрома Байконур была запущена автоматическая станция «Луна-20»!
21 февраля аппарат совершил посадку на лунную поверхность. После этого с помощью телефотометров были получены изображения, по которым выбрали место взятия образцов лунной породы. По команде с Земли начались операции по забору грунта. За это время дважды срабатывал автомат защиты по току, бурение приостанавливалось, и его снова возобновляли по командам с Земли.
Взятый грунт массой 55 грамм представлял собой рыхлый разнозернистый материал светло-серого цвета. Образцы были помещены в контейнер возвратной ракеты и загерметизированы. После окончания перегрузки грунта в спасаемый аппарат, было повторно получено изображение места взятия проб.
25 февраля спускаемый аппарат с грунтом совершил мягкую посадку недалеко от города Джезказган — программа полёта была полностью выполнена!
