“阿波罗”计划
50年代末及60年代初，前苏联连续获得三个“第一”：第一颗人造卫星上天，第一个月球探测器硬着陆月面，第一位宇航员加加林遨游太空一圈返回地球。尽管美国也获得两个“第一”（1960年4月第一颗气象卫星“泰罗斯”入轨，1962年7月第一颗有源通信卫星作试验性通信），但与前苏联对比之下，显然在刚起步的空间技术上落后于前苏联。因此，美国上下深深感到这是一个严重的政治问题。1961年4月22日加加林上天之后，美国就提出了赶超前苏联的口号，下定决心要显示一下美国的科学技术水平和国力。肯尼迪总统和约翰副总统召开科学顾问与专家会议，讨论“在俄国空间科学技术走在前面的情况下获得胜利的可能性”，并让与会专家们在1961年4月29日以前回答登月的可能性问题。
专家中只有布劳恩按时撰写了一份“载人绕月飞行与登月”的报告。1961年5月5日，宇航员艾伦·谢泼德乘“水星”号宇宙飞船成功进行了亚轨道飞行，证明美国具备摆脱空间困境的能力。1961年5月25日，美国政府完全采纳布劳恩的设想，庄重地向世界宣告：8年后让美国人登上月球！这就是美国，“阿波罗”登月计划的出台经过。美国政府除任命布劳恩为科学顾问外，还把这一重大空间计划交给他负责。在肯尼迪空间飞行中心人口处竖立着一尊肯尼迪总统半身铜像，下面镌刻着：“我相信，国家用10年时间即能达此目的！把人送上月球，并让他安全返回地球。”宇航局于t967年7月19日用加大推力的“德尔他”火箭把一颗“探险者35号”卫星（1四千克）射入月球轨道，近月点804千米，远月点7400千米，倾角147°旨在测量月球空间辐射，证明月球空间几乎完全无磁场、无辐射带或无电层启迹象。
前苏联成功地进行人类第一次宇宙飞行以后仅仅一个月，美国就决意要把人送到月球上去。
1961年5月25日，美国宣布：要在60年代结束以前把人送到月球，并且平安地返回地面。
人类登月旅行的计划第一次被明确提出来是1960年7月29日的事情。在制造商代表云集的会议上，美国宇航局发表了名叫“阿波罗”的新计划，提出了“‘水星’飞船以后，将以人类的登月作为奋斗目标”的新设想。
“阿波罗”是希腊神话中“太阳神”的名字。“太神阳”掌管诗歌、音乐和医学，和月亮女神阿尔特米斯是双胞胎，所以取这个名字作为登月旅行计划的名称。但是究竟用什么办法把人送到月球上去呢？这在当时还没有决定下来。宇航局讨论了三种办法。一是使用超大型火箭，径直飞往月球，直接着陆；二是把宇宙飞船分做两部分，分别发射到环绕地球的卫星轨道上，由宇航员把它们组装起来，奔往月球；三是飞船从环绕月球的轨道上发出渡船，使它在月面上软着陆，这就象大轮船在海洋中由小艇去靠岸跟码头联系一样。1962年7月11日，美国宇航局决定采用第三种办法——“渡船方式”，因为从时间、经费、实现的可能性等方面看，这个方式是最有希望的。
飞行的方式一经决定，相应地，火箭的大小、发射场的规模、宇宙船的形式等也就决定下来了。美国开始向着1969年年底这个带有限期的目标行动。从这时开始，仅仅有六年多的时间了。
作为发射用的火箭，研制了“土星5号”。这种火箭，直径是10米，高度包括“阿波罗”飞船是110米。
第一级火箭用煤油和液态氧作推进剂，火箭的燃料槽大约可以分别容下三台大型卡车，里面装有相当于4000桶容量的煤油（每桶容量200升），这些煤油用在大型喷气客机DC8上，可以在上海和旧金山之间往返六次多，但是用在这个火箭上只够燃烧2分半钟。
第二级、第三级火箭使用比煤油更有效率的液态氢作为燃料。火箭的总重量大约是2700吨，第一级火箭的推力大约是33320千牛，第二级推力大约是4410千牛，第三级推力大约是980千牛。
“土星5号”火箭在1967年完成试制，当年的11月9日进行发射，取得成功。
载人登月前的勘查工作
虽然在初期探月时向月球空间发射了一些探测器和着陆器，发回大量图片及资料，但还缺乏这样的资料：应在何处着陆？怎样选择着陆点？着陆地点月面地质结构如何？为此目的，美国航宇局在人未登月前首先采用两种方法勘查月面：一是发射7个“勘查者”飞行器；二是发射月球轨道器，通过绕月飞行拍照和实地收集资料，科学家们才能提出登月具体步骤。
美航宇局1966年5月30日用“宇宙神-半人马座”火箭发射的“勘查者1号”（995千克）成功地软着陆月球，在月面停留碉，其中两周在月面的夜间停止工作，总共向地球发回11237幅图片，几乎都是高分辨率和采用滤光器的彩色照片。“勘查者2号”因登月的三台微调发动机中一台未能发动而失败。1967年4月17日，“勘查者3号”（1035千克）在月面白天拍照，向地球发回预着陆点及其周围地形的约6300幅图片，使用飞行器携带的铲斗挖掘土壤，深度18厘米。通过观测和读数显示，月面土壤类似地球的湿海滩沙；这就足以保证人及其着陆器降落。“勘查者4号”飞向月球途中逃之天天。1967年9月8日发射的“勘查者5号”（1005千克）软着陆，进行了a辐射实验，采用放射性同位素照射土壤，首次测量月球土壤组分。1967年11月7日，“勘查者6号”（1008千克）软着陆后，发回18006幅电视画面，并作了第一次土壤化学分析。1986年1月7日离开地球飞奔月球的“勘查者7号”，与前几个取样飞行有所不同，它是专为在赤道降落地点勘测而设计的，它落在月球南部高地内蒂科火山口外面，发回21000幅图片。“勘查者7号”实地调查了“阿波罗”飞船登月点和具有代表性的月面，证明勘查的一些地区有足够的支撑硬度，可以保证载人“阿波罗”飞船的月球舱降落。照片还表明月面有少量的碎石，可能妨碍载人着陆，这些情况对“阿波罗”飞船降落极为重要。载人“阿波罗”飞船登月的最后准备阶段，是从月球赤道上空对一个实际地点详细查看。载人“阿波罗”飞船可能降落范围约为41500平方千米，为此，美航宇局准备了5个月球轨道器。月球轨道器研制任务同“勘查者”飞行器任务同时进行，相互补充。
月球轨道器在飞向月球途中用自己的推进系统前进，中途修正，进入月球轨道后开始绕月飞行。最初轨道是近月点200千米，远月点1850千米。飞行几天后，在准备照相时再降低至近月点约50千米，以获取良好图片。每一个月球轨道器带有的米胶卷，可拍210幅照片。拍摄后，经轨道器的化学处理系统使胶片显象，每隔40分钟向地球发回一次图片。
1966年8月，用“宇宙神-阿吉纳”火箭发射了第一个“月球轨道器1号”（385千克），飞人月球轨道的参数是：近月点40千米，远月点1865千米，倾角12°。由于轨道器高分辨率照相机出了问题，只有中分辨率照相机工作正常，共完成70％的高空照相。1966年11月6日发射的“月球轨道器2号”（390千克），近月点40千米，远月点1845千米，倾氟11°，向地球发回184幅电视画面，画面中有13个备选的“阿波罗”飞船着陆点。1967年2月5日“月球轨道器3号”（385千克）进入月球空间后轨道参数是：近月点40千米，远月点1845千米，倾角21°。在轨道器上的胶卷推动电机失灵后，还向地球发回184幅图片，其中有10幅可以确定载人“阿波罗”飞船着陆点，加上“勘查者1号”给出的一个地点，就基本完成了载人“阿波罗”飞船登月活动最初的勘测目标。1967年5月4日“月球轨道器4号”（390千克）和1967年8月“月球轨道器5号”（390千克）相继飞进月球极区轨道，拍摄了月球两极地区照片。前轨道器胶片模糊，也发回163幅图片；后轨道器向地球传输213幅图片。这两个最后月球轨道器拍的图片覆盖了99％的月面。
美国的第三代宇宙飞船
“阿波罗”计划的宇宙飞船是继“水星”、“双子”两飞船以后美国研制的第三代宇宙飞船。它由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成，在发射的时候还在指令舱上安装紧急脱险用的火箭。
指令舱是三名宇航员在飞行期间居住的地方，备有宇宙飞船全部的操纵、制导等指令装置。登月旅行结束以后，在飞船的各部分中，返回地球的，只有指令舱。
指令舱是圆锥形的，高323米，底面直径是31米，大约有一辆旅行汽车大小。发射的重量，包括三名宇航员的体重，大约是59吨。在飞行当中要消费掉姿势控制用的火箭的燃料，返回地球的时候要丢掉辅助降落伞，所以着陆的时候，指令舱的重量就只有53吨了。
指令舱被分隔成前部机械室、乘员室和后部机械室三部分。圆锥形的尖端部分是前部机械室，在那里装有返回地球时候使用的降落伞。
乘员室是三名宇航员居住的地方，兼作食堂、作业室、寝室、厕所和操纵室用。乘员室有三介座席，它制作得象沙发长椅那样舒适。宇宙飞船进入轨道以后，中央座席可以放下，这样两名宇航员就可以同时立在仪器盘前。右边和左边的座席下有寝台，寝台上备有睡袋，可供两名宇航员睡眠。
乘员室的体积是10立方米，里面装有各类仪器和工具，宇航员可以自由利用的空间是6、立方米，平均每人可用的空间是2立方米左右。
后部机械室在圆锥形船体的底部，室里装有姿势控制用的火箭燃料和氧化剂，以及为了把它们送出去而设的加压用的氦气箱、冰槽等。
在指令舱里有两扇观察窗，两扇会接窗，一扇舱口窗。观察窗是两扇边窗，设在靠椅的旁边，供宇航员摄影和观察用。会接窗在左右靠椅的末端，指令舱驾驶员可以从这两扇窗子往外望，来操纵、控制设备把指令舱和登月舱会合并衔接起来。
指令舱外壳有内外两层，象热水瓶那样，外层是由几层铜合金和不锈钢板做成，内层是由几层钛合金板和铝合金板做成的舱壁，内外层之间有蜂窝状的隔热层。内层是密封的，使乘员室里的氧气不会漏出来。指令舱外壳上有厚厚的一层合成树脂的耐热材料。耐热材料的厚度，在底面部分大约是7厘米，而在侧壁和舱头部分是2厘米，它的重量大约14吨。服务舱附在指令舱的下端，呈圆筒形，直径39米，高737米。在舱的下端装有在真空中可以产生9114千牛推力的火箭发动机。在飞行途中修正飞船轨道，在到达月球附近的时候逆喷射、减速，进入环绕月球轨道，或在脱离环绕月球轨道、返回地球的时候，都要使用这个火箭。
在服务舱的外壁，带有4个十字型的姿势控制火箭。
舱里装有供这些火箭使用的燃料和氧化剂、燃料电池和宇航员呼吸用的氧气等。在没有装入这些东西以前，舱重52吨，装人以后舱重25吨。
服务舱和指令舱的各种装置是按可以飞行14天的要求设计的，食粮和氧气也按照可以供14天使用的份量装入。
登月舱在火箭发射的时候是放在服务舱下面、第三节火箭顶部的金属罩里的。飞船进入奔月轨道以后，指令舱和服务舱（合起来叫做母船）跟第三级火箭的顶部分离，旋转180°，指令舱的圆锥顶部对准登月舱，并且跟它对接。
指令舱和登月舱之间有直径80厘米的“隧道”，通过这条“隧道”，宇航员可以在指令舱和登月舱之间通行。
登月舱由下降段和上升段两部分组成，总高度699米，4支底脚延伸时候的直径是945米，如果包括火箭的燃料，重量是147吨，除掉以后的重量是41吨。
在下降段装有登月舱向月面降落减速使用的逆喷射火箭，并且备有火箭的燃料、氧化剂槽、水和氧气槽，还有调查月面的科学仪器。下降段在上升段飞离月面的时候又起发射架的作用。
在上升段有乘员室，两名宇航员可以利用的空间是45立方米，室里设有座席，宇航员是站着操作的。室里充满了1／3个大气压的纯氧气，气温调节在24℃。
从“阿波罗11号”到“阿波罗14号”，登月舱里氧气、水、电池等的份量都是按登月舱离开母船以后可以活动48小时来设计的。扣除下降的时间和上升段飞离月面和母船对接的时间，乘坐登月舱的两名宇航员实际可以在月面逗留的时间最多只有35小时。但是“阿波罗15号”以后，由于设计上的改进，这两部分时间都大幅度增加，结果，“阿波罗15号”的登月舱脱离母船以后单独活动了78小时50分钟，其中66小时55分钟是在月面逗留的。
发射的时候，指令舱上端装有紧急脱险用的火箭，也叫“逃逸塔”或“救生塔”。如果“土星5号”火箭发生故障，救生塔可以按指令启动，把整个飞船拉走，脱离“土星5号”火箭，送到安全的高空。救生塔的长度包括下端的燃料库和保护外壳共约10米，重36吨，本体部分的直径是66厘米，保护外壳的下端部分的直径是12米。救生塔用的火箭使用固体推进剂。
宏大的“阿波罗”装配工程
世界上恐怕再也没有什么装配工程可以与“阿波罗”飞船的装配阳比了。“土星5号”火箭和“阿波罗11号”飞船有7000万个元件，这件工程不仅元件多，而且要求是极为精细的。元件可靠性按规定要达到999999％，也就是说在100万次动作中，只允许有一次失灵，它的工作元件往往要持续安全运行1亿～10亿小时。如果它的可靠性只有999％，那么在飞行中，可能有7000多个机件出现故障。后面我们就会看到，一个小小的元件是怎样造成了大事故的。