第二种是地球轨道组装方案。科罗廖夫最初的设计是分三次将登月飞船、奔月火箭助推器、推进剂贮箱等部件送到低地球轨道，然后在轨道上将它们对接在一起，随后2～3名航天员驾驶“联盟号”飞船进入太空，并转移到登月飞船中，最终在轨道上形成一个庞大的载人登月装置。这个装置从低地球轨道上点火发射，抵达月球后直接降落在月球表面，航天员完成月球考察后直接返回地球。按科罗廖夫的设想，在发射载人登月飞船前，先向预定着陆点发射无人自动月球车，然后发出信号，引导飞船直接着陆。不过，当时苏联还未全面掌握交会对接技术，这一方案最终也被否决。
第三种是月球轨道交会方案。它的发射过程是，用N-1运载火箭将载有两名航天员的飞船与登月舱发射到月球轨道，在月球轨道上一名航天员进入登月舱，然后登月舱与母船分离，并降落在月球上，而母船继续环绕月球飞行，等待登月舱返回。登月航天员完成出舱考察后，返回登月舱，驾驶登月舱飞离月球并返回月球轨道，随后与绕月飞船对接，登月航天员返回到飞船中，两名航天员会合后启动飞船的主发动机返回地球；在接近地球时航天员进入飞船的返回舱，然后返回舱与飞船分离，穿过大气层，在地球上软着陆。这种方案与美国阿波罗计划的登月方案有许多相同之处。
1966年9月，苏共中央和部长会议最后批准了月球轨道交会方案。随后，苏联为它们的载人登月之行研制了巨大的飞船，它由三个部分组成，其一是环月飞行的载人飞船(母船)，苏联将它命名为联盟-LOK；其二是可载一名航天员在月球着陆的登月舱，称为LK登月舱；其三是主要用来“刹车”的D级火箭助推器。由这三个部分及救生逃逸塔组成的装置被称作L3复合体，它由N-1火箭送往月球。所以苏联给他们的载人登月计划起的代号是N1-L3。
联盟-LOK登月飞船是从著名的联盟飞船衍生出来的航天器，由对接机构、球形轨道舱、钟形返回舱和设备舱组成，长近10米，重约9.8吨，2名航天员在7天往返月球的旅途中都呆在这艘飞船中，并最终由飞船返回舱将航天员送回地面。
