科技猎意义深远的阿波罗工程，纪念人类首次登月50周年
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钛媒体注：本文来自新浪科技《科学大家》，作者：庞之浩，钛媒体经授权发布。
作者系全国空间探测技术首席科学传播专家，神舟传媒公司首席科学传播顾问，卫星应用产业协会首席专家，中国首次太空授课专家团队组成员
2019年7月20日是人类首次登月50周年日子，这几天国内外都在开展各种形式的广泛纪念活动。在当今美国要“重返月球”、建立月球空间站，其它国家也竞相探测月球的大背景下，人们更是不能忘怀阿波罗载人登月对人类社会的政治、科学、技术、经济、生活和甚至精神等带来的巨大影响和促进作用。
就目前来看，美国“重返月球”计划还将大量借鉴阿波罗载人登月工程的经验和技术，许多当年的方案和技术即使在今天也不过时。阿波罗载人登月工程将继续在各方面对全球影响多年，影响几代人。
庆祝阿波罗11号登月50周年标识（logo）。突出的两个字母O分别嵌套了月球和火星，寓意美国航空航天局先后探索的两个星球，从“阿波罗”登月，到“重返月球”，再到未来登陆火星。下一个巨大飞越指下个时代探索重点：火星。三星代表猎户座腰带上的三颗恒星。此标识由美国航空航天局图形艺术家马修·斯金斯亲手设计
不可估量的作用
20世纪50年代末至60年代初，在美苏开展的激烈太空竞赛中，苏联连续获得数项第一：发射了世界第一颗人造地球卫星、发射了世界第一个月球探测器、发射了世界第一艘载人飞船……美国深感这是一个极其严重的政治问题，于是美国就虎视耽耽地提出一定要赶超苏联的口号，下定决心要显示一下美国作为世界头号超级大国的科技水平和国力。
1961年5月25日美国总统肯尼迪向全世界宣布：实施雄伟的载人登月计划。“我认为我们的国家应当在本10年结束之前，实现把人送上月球并使其安全返回地球这一目标。”由此可见，美国实施载人登月计划是一项政治性决定，主要目的是为了在全世界人民的心目中重新确立美国的技术领先地位，振奋美国全民的精神。
肯尼迪总统就“阿波罗”工程在国会发表演讲
该工程以太阳神“阿波罗”命名。它虽可看作是与苏联竞赛的特设计划，但也同样是人类向太阳系扩张的第一步，其目的就是实现载人登月飞行和人对月球的实地考察，为载人行星飞行和探测进行技术准备。
阿波罗载人登月工程对美国进展缓慢的航天计划起了巨大的激励作用，全国各界纷纷献计献策，结果只用了8年时间，就登上了月球。
阿波罗11号徽章
阿波罗计划获得的成功和取得的成就具有伟大历史意义和现实意义。
在政治上，它终于使美国在航天技术的许多方面确立了领先地位，产生了极大的声誉。在科学上，它使人类对月球及近月空间有了首次直接的研究和认识。在技术上，取得了许多突破，不仅为后来的航天计划奠定了基础，而且广泛地用于国民经济领域。
在工程管理上，美国航空航天局因此取得了一系列宝贵的大型工程计划和管理的经验。在经济上，这是一个较有争议的问题，但据蔡司报告指出，“阿波罗”计划使美国经济增长率提高2％，物价指数下降2％，创造80万个就业指标，蔡司报告还认为，美国1958年国民收入为4062亿美元，1968年达到8640亿美元，1970年增至9046亿美元，10间翻了一番，这是阿波罗计划刺激的结果。
该工程的实施，带动起了美国液体燃料火箭、微波雷达、遥控作业、无线电制导、超高强度和耐高温合成材料、新型电子计算机、药物及生物工程等一大批高科技工业群体。后来，该工程的人工智能、机器人和遥控作业等许多技术成果又转移到民用，促进了科技与工业的整体发展与繁荣，其二次开发应用的效益，远远超过阿波罗计划本身所带来的直接经济与社会效益。
美国在20世纪后10年能够保持高速、高效增长，很大程度得益于阿波罗载人登月工程派生出的约上千种应用技术成果或专利在经济领域的应用，美国领先于世界的信息、生物、新材料等高新技术，很大部分来自对月球探测技术的消化、优化和二次开发。
例如，在实施阿波罗载人登月工程时，为了降温和确保登月航天员的生命安全，研制液冷服，其原理是靠泵输送冷水循环制冷，后来，这项技术直接应用于陆海空三军，改善了坦克兵、潜艇兵和飞行员的工作条件，它还为一些特殊病人减少了痛苦。
例如，有个小男孩得了外皮鳞化症，不能通过皮肤散热，因此，他的大部分时间只能关在空调冷却的环境中，许多日常活动都参加不了，有了液冷服后，他可以外出玩耍，从病痛和孤独中解救出来，航天液冷服技术在我国抗击“非典”中也曾发挥过作用。
大众接触最多的购物计价用的条形码是航天技术杰作之一，它最初是美国为控制“阿波罗”计划不计其数的组件而发明的。
条形码
重症监护病房是航天技术带来的重要医学进步之一，它是应阿波罗计划对登月航天员进行健康检测的需要而诞生的。
症监护室的标识（logo）
方便面调料中的干菜叶就是航天食品中常说的脱水菜，它是蔬菜中所含过多水分脱去以便贮存、保管、运输出售，阿波罗计划中首先使用这种技术让航天员吃上含有蔬菜的航天食品，现在这种航天食品已广泛普及。
各类时髦的运动鞋也是阿波罗成果的“产物”，其中“空吹塑成型”制造技术来源于阿波罗计划中航天服的制作技术，当时的科学家为制造一个完整并且厚度均匀能耐受很大压力的航天服内胆，发明了把一团耐压软材料加热软化，放在一个模具中，然后再向这个模具中吹入高压气体的方法，之后，运动鞋制造商发现这种工艺可以快速高效地来制造一个完整的鞋帮，广泛地使用起来。
气垫运动鞋
2004年，在纪念阿波罗载人登月35周年时，耐克公司一则气垫运动鞋广告引吸了许多人的注意：这款畅销世界的气垫运动鞋，靠的就是公司当年为阿罗波研制登月靴积累的技术。
阿波罗计划产生了3000多项专利技术，到现在人类仍然受益不浅，投入产出比是1：14，即投入1美元，产出14美元。这工程结束后，“阿波罗”飞船还用于“天空实验室”空间站的建造，并与苏联联盟号飞船在太空对接1次。
为了同美国“阿波罗”登月计划竞争，苏联曾设计了一种体积过大，结构复杂，未经过充分地面试验的庞然大物——H1(这种火箭西方国家称为N1运载火箭)运载火箭。这枚火箭由5级组成，高113米，起飞推力45000千牛，第1级装有30台使用常规推进剂的液体火箭发动机，第2级和第3级也分别捆绑了8台和4台发动机，无论从级数、使用的发动机数量，还是起飞推力方面，都远远超过美国的土星5号运载火箭。
H1火箭结构过于复杂，发动机点火和级分离次数过多，火箭气动稳定性和控制相当困难，加之未进行全面的地面试验，最终导致H1火箭4次发射全部失败。在这场载人登月的竞赛中，苏联输给了美国，至今甘拜下风。
尽管当时美国国内对“阿波罗”登月计划有着不同的认识和结论，但是它对关键科学和各种边缘交叉学科的兴起与进步，进而转化为国家未来经济实力并确保了国家安全这一点不可否认。总之，“阿波罗”载人登月工程对促进科学发展、推动科技进步等起到了巨大的作用，它将永载人类史册。
载人航天的壮举
美国的“阿波罗”载人登月工程始于1961年5月，1969年7月20日首次实现了登月的理想，航天员阿姆斯特朗和奥尔德林驾驶阿波罗11号飞船的登月舱降落在月球赤道附近的静海区，并相继走出舱外，在月球上迈出了人类的第一步，引起全球震动。此后，美国又相继6次发射“阿波罗”飞船，其中5次成功，共有12名航天员先后登上了月球。
整个登月工程分以下几个部分：确定登月方案；实施为登月飞行做准备的4项辅助计划；研制土星号系列运载火箭；研制“阿波罗”飞船；进行试验飞行；实现载人登月飞行。
人类在月面留的第1个脚印
确定登月方案包括论证飞船登月飞行轨道和确定载人飞船总体布局，相应地确定了由指令舱、服务舱和登月舱组成的“阿波罗”号登月飞船的总体布局。
率先实施的4项辅助计划是：发射9个“徘徊者”月球轨道器，在不同的距离上拍摄月球表面状况的照片，以了解飞船在月球表面着陆的可能性；发射5个“勘察者”月球自动着陆器，通过电视发回8.6万张月面照片，了解月球土壤的理化特性；发射3个“月球轨道器”，对40多个预选着陆地点进行详细观测，获得1000多张小比例尺高清晰度的月面照片，据此选出10个登月点；发射10艘“双子座”飞船，进行生物医学研究和飞船机动飞行、对接及舱外活动训练等。
“徘徊者”月球探测器
1964年1月30日发射的徘徊者6号是美国第1个在月面硬着陆的月球探测器，着陆点在月球静海地区，但未能拍摄月球照片。1964年7月28日发射的徘徊者7号在硬着陆前逼近月球的过程中，用6台电视摄像机拍摄并向地面传回月面照片。1965年2月17日发射的徘徊者8号和3月21日发射的徘徊者9号分别在月球的静海和云海地面硬着陆，共发回了1.2万张清晰的月球近景照片。
“勘测者”月球着陆器
1966年5月30日发射的勘测者1号是美国第1个实现月球软着陆的探测器，着陆点在风暴洋地区，它向地球发回黑白月面照片。1967年4月17日发射的勘测者3号是美国第1个装备月球取样设备的探测器，它按地面指令在月面掘出岩样，供给月壤分析器分析，同时发回6300张照片。1967年9月8日发射的勘测者5号为美国首次测定了月壤的化学成分；获得月壤化学性质的电视图片。
“月球轨道器”
1966年8月10日～1967年8月1日，美国相继发射5个“月球轨道器”，其中，月球轨道器1～3号围绕月球赤道飞行，而4、5号运行于月球极轨道，它们拍摄了高分辨率的月球表面照片。根据“月球轨道器”拍摄的照片资料，绘制了1∶4800的月球地形图。1966年11月6日发射的月球轨道器2号进入近月点39千米的绕月轨道，拍摄到月球赤道以北枯海地区的清晰照片412张，其中几幅近景照片有较高的科学价值。
为了研制发射“阿波罗”飞船用的大推力运载火箭土星5号，美国先研制了土星1号和1号B火箭，用以获取研制经验和进行试验飞行。此后研制成功的土星5号火箭近地轨道运载能力达127吨，这一能力至今仍是举世无双。
1966～1968年进行了6次“阿波罗”飞船不载人的试验飞行，在近地轨道上鉴定了“阿波罗”飞船的3个舱，尤其是登月舱的动力装置；1968～1969年用阿波罗7、8和9号飞船，先后进行了环绕地球、月球飞行等载人飞行试验，鉴定了飞船的可靠性；1969年5月用阿波罗10号进行了登月全过程的演习，有2名航天员乘登月舱降到了离月面15.2千米的高度。
1969年3月6日，阿波罗9号航天员在舱外拍摄指令舱-服务舱与登月舱对接
首次载人登月是由阿波罗11号飞船于1969年7月完成。当时飞船载3名航天员飞行2.5天后，便开始接近月球。此时服务舱的主发动机减速，使飞船进入环月轨道，接着，2名航天员进入登月舱，并驾驶登月舱与飞船分离，这时飞船指令舱内的1名航天员继续驾驶飞船绕月球轨道飞行，而另2名航天员则乘坐登月舱在月面着陆。
登月后航天员采集了岩石和土壤，展开了太阳电池阵，安置了激光测距反射器、宇宙线探测器、太阳风收集器和月震仪等仪器，带回了月面岩石样品和照片。任务完成后，他们乘坐登月舱的上升级返回月球轨道，与飞船对接，最后返回地球。
从阿波罗11号飞船上拍摄的地球从月球地平线上升起的景象
小知识点：在月球上着陆是登月式飞船的关键技术，因为在月球上着陆与在火星和金星上着陆不同，月球上没有大气层，所有靠大气阻力的着陆手段都无法应用，只能依靠反向推力制动。
此后，在1969年11月至1972年12月期间，美国又陆续发射了阿波罗12～17号飞船，其中除阿波罗13号因故没有登月（航天员安全返回地面），另5艘飞船均登月成功。阿波罗12号从环月轨道上将登月舱上升级射向月面，进行了人工“陨石”撞击试验，引起月震达55分钟。
阿波罗15和16号从环月轨道上各发射了1颗环月运行的科学卫星。阿波罗15、16和17号的登月舱中还各带有1辆重200千克左右的月球车，航天员驾驶它在月面活动和采集岩石，进行科学考察，非常令人神往。
彩色摄像机和通信设备将航天员驱车巡游月面和登月舱从月面起飞的情景实时传回地球，在返回地球途中，航天员还出舱进入太空，把相机和其他设备收回舱内。阿波罗17号飞船首次载运地质科学家参加登月活动。
阿波罗12号航天员举着1个特殊的环境样本容器，它用于搜集月球土壤
美国的月球车是有人驾驶的。它长3米，宽1.8米，重209千克，双座4轮，以电池为动力，最高时速可达16千米。航天员坐在里面驾驶着它在月球表面巡游，爬越障碍，翻越沟壑，对山脉、峡谷和火山口进行考察，并把激动人心的彩色图像传回地面。
小知识点：月球车主要用于扩大航天员的活动范围和减少航天员的体力消耗，存放和运输航天员采集的岩石和土壤标本。它由蓄电池提供动力，每个轮子由一台电动机驱动，航天员操纵手柄驾车前进、后退、转弯和爬坡。车上有照相机、电视摄像机和各种测量仪器等，用于拍照和探测月球的物理特性。
1971年9月30日，阿波罗15号飞船登月，2名航天员驾驶月球车行驶了27.9千米。阿波罗16和17号携带的月球车分别行驶了27千米和35千米。
航天员驾驶月球车在月面上行驶自如
6艘“阿波罗”飞船的航天员在月球上一共停留了近280小时，足迹达100千米，带回岩石样品约385千克。这些均大大充实了人们对月球的认识。尤其是航天员在月球上钻取了3米深的月球岩芯，发现土壤多达57层，每层代表一次陨石冲击，还测量了月球内部发出的热流，从而结束了100多年来关于月球是冷还是热的争论……
另外，1985年科学家们通过对“阿波罗”号登月飞船的航天员带回的月球岩土样品的分析，证实了月球上存在一种非常有用的核能源氦3，这一发现给月球的研究和探测工作注入了巨大动力。
航天员在月面安放“阿波罗月面实验装置”
复杂的登月方案
整个阿波罗登月工程历时约11年，到1972年12月第6次登月成功结束，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万，严格而科学地管理几十万人奋斗8年，实现登月工程，集中体现了现代科技的水平，推动了航天技术的迅速发展。其主要负责人是冯·布劳恩。
在肯尼迪航天中心，冯•布劳恩站在土星1号B运载火箭前
在实施过程中，登月方案的确定花了很长时间，直到1961年5月25日肯尼迪总统正式宣布美国将实施“阿波罗”登月计划时，美国航空航天局仍没有在登月方案上形成统一的意见，此后又经过了半年多的紧张研究和详细论证，才于1962年最终选定月球轨道对接法。
所谓月球轨道对接法就是将1艘载有3名航天员的飞船发射到月球轨道上。然后2名航天员乘登月舱在月面上降落，进行月面探险。另1名航天员仍留在指令舱中绕月球轨道飞行，并进行科学实验。返回时，在月面上的2名航天员启动登月舱的上升级发动机飞上月球轨道与指令舱交会对接。
2名航天员进入指令舱后，抛弃登月舱的上升级，脱离月球轨道返回地球。在再入大气层前，抛弃服务舱，仅指令舱在太平洋上溅落。这种方法的好处时只须在月面上降落小型登月舱，但在轨对接的成功与否直接决定了航天员的生命安全。
月面工作结束后航天员返回登月舱，进入上升级，上升级从登月舱上起飞，离开月球表面上升
看到这里，可能不少读者会问：为什么不采用直接登月法，即把整个飞船直接送入月球表面？其实这种方法科学家早已考虑，认为比较简单和安全，但对运载火箭的要求太高，而且大型飞船在月面上着陆有可能陷入尘土中。
刚开始，阿波罗工程总负责人冯·布劳恩及马歇尔航天中心都偏爱另外1种方法——地球轨道对接法，即先发射几枚土星火箭，把大型飞船的几个部分分别送入地球轨道，然后对接起来；对接后的飞船利用自身的发动机加速朝月球飞去；当靠近月球后飞船掉转方向，启动发动机减速，最后在月面上着陆；当工作完毕后，抛掉这一级发动机，载人飞船部分利用上升发动机离开月球返回地球。
他们认为这种方法有2大优点，一是不需要研制名叫新星号的超大型运载火箭；二是在地球轨道上对接比较安全，万一对接失败，载人飞船亦可以安全返回地面。地球轨道对接法的优点是既不需要研制超大型运载火箭，也比月球轨道对接法安全，但它也存在大型飞船在月面着陆的困难。
登月舱上升级与指令舱-服务舱组合体在月球轨道上交会
经过众多科学家对上述3种呼声很高的方案进行反复比较、分析，最终的结论是：月球轨道对接法可在1967年10月实现，成本约77亿美元；地球轨道对接法可在1968年7月完成，成本约92亿美元；直接登月法所需资金106亿美元，且在1968年10月以前难以实现。这为月球轨道对接方案提供了更有利的证据。所以，事先不被看好的月球轨道对接法最终被认定是载人登月的最佳途径。该方案在技术、时间和资金方面的优点大致如下：
（1）只用一个较小的登月舱登月，以避免整个飞船降落月面的困难。登月舱重约13吨，月面可以经受得住，而且对于飞船减速也极为有利。
（2）登月舱只需携带小型发动机，所以可以减少燃料携带量。这对于离开月面也有利，而且整个飞船的重量能大大减轻，从70多吨减至50多吨，使土星5号火箭可以胜任。
（3）在返回时，由于登月舱可以抛掉，又可进一步减小返回舱的重量，从而简化服务舱的设计。另外，只有指令舱再入回收，对于回收也有利；
（4）经济性较好，这一点胜于直接登月法和地球轨道对接法。
1962年6月7日，航空航天局在马歇尔中心举行了一次会议，对月球轨道对接方案进行最后的讨论。冯·布劳恩在会上通报了马歇尔航天中心的最新研究结果，他说：“有4种模式在技术上都是可行的，只要有足够的时间和资金”，但他认为，如果要求在10年内完成登月计划，那么月球轨道对接是最有保证的方案，在讲话的末尾，冯·布劳恩坦率地承认在方案选择方面曾存在某种感情色彩。
指令舱-服务舱组合体进入环绕地球飞行轨道，在进行了最后的轨道修正后，将服务舱分离
航空航天局于1962年7月11日举行了记者招待会，将登月方案的最后决策公诸于世。在这次招待会上，向外界通报了最终批准的月球轨道对接登月方案。
小知识点：美国“阿波罗”计划登月方案的选择由于开始计划目的尚不明确等原因，前后花费了近3年时间，确实长了些。主要原因是参与研究的单位和人员太多，反复争论、各自为政不可避免地浪费了许多时间。
但正是由于在长时间的研究和讨论中，工作进行得非常细致、周到、全面，对于后来计划的顺利进行提供了保证，也避免了许多不必要的失误。从后来“阿波罗”计划的执行来看，这些讨论不仅是有极大价值的，而且也是非常必要的。
新颖的登月工具
在登月方案确定后，研制新型载人飞船就成为登月工程的“重头戏”了。“阿波罗”是人类发射的第1种、也是目前惟一1种登月式飞船，构思十分巧妙，其技术对今天将要进行的月球基地建设和载人火星探测也有重要的参考价值。
“阿波罗”总高29米，重约50吨，由指令舱(相当于返回舱)、服务舱(相当于推进舱)和登月舱3部分组成，发射上升段时还有救生塔，其中类似卫星式飞船返回舱的指令舱是航天员生活和工作的地方，也是全飞船的控制中心；服务舱装有主发动机、姿控和电气系统；特设的登月舱由下降级和上升级组成，用于降落到月球表面和离开月面。
“阿波罗”载人登月飞船结构
指令舱为圆锥形，高3.5米，底部直径3.9米，重约6吨，舱内充以34.3千帕的纯氧，温度保持在21～24°C。它又细分为前舱、航天员舱和后舱。前舱放置着陆部件、回收设备和姿态控制发动机等；航天员舱为密封舱，存有供航天员生活14天的必需品和救生设备；后舱装有10台姿态控制发动机、各种仪器和贮箱，还有姿态控制、制导导航及船载计算机和无线电分系统等。
指令舱的中央并排放着指令长、驾驶员和飞行工程师等3名航天员的座椅，飞船发射和返回地面时，3名航天员躺在椅子上，其余时间航天员可离座活动。
指令舱
服务舱是一个高6.4米、直径4米的圆柱体，重约25吨， 里面装有变轨推进剂和主发动机、3副氢氧燃料电池等，其中变轨主发动机推力达95.6千牛，能把飞船从月球轨道送回地面。服务舱的前端与指令舱对接，后端有推进系统主发动机喷管。
该舱又分6个隔舱，分别容纳主发动机、姿态控制系统等，其中姿态控制系统由16台小火箭发动机组成。它们还用于飞船与第3级火箭分离、登月舱与指令舱对接和指令舱与服务舱分离等。
登月舱质量为14.7吨，直径4.3米，高约7米，由下降级和上升级组成。下降级由下降发动机、4条着陆腿和4个仪器舱组成，用于从月球轨道降落到月面，能把2名航天员送到月球上。上升级为登月舱主体，由航天员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱和控制系统组成，在登月过程中，2名航天员在这里生活和工作，完成任务后航天员乘上升级返回环月轨道与指令舱会合。
“阿波罗”飞船沿用了水星号飞船的发射救生系统，目的是在运载火箭第2级工作前20秒内，如果发生紧急事故，该系统可将指令舱弹出并安全回收。
飞船研制出来后，相继进行过6次无人亚轨道和环地轨道飞行、1次环地飞行、3次载人环月飞行，最后才正式进行了登月飞行。
月面上的登月舱和月球车，航天员在月球车后面工作
登月飞船说起来简单，实际上十分复杂。例如，阿波罗13号在飞往月球的途中因服务舱出现严重故障，别说登月，其上面的3名航天员差点命丧太空。还有3名航天员在阿波罗1号飞船内做发射前的飞行实验时，因实验中电路短路引起失火而被烧死，但是，这些都没能动摇人类登月的决心，最终有6艘飞船载12人登上了月球。
小知识点：美国第3代飞船“阿波罗”飞船的结构远比此前研制水星号和“双子座”第1、2代飞船复杂和危险。其飞行控制以自控为主，手控为辅。航天员在飞行中主要起轨道试验员和月面探险者的作用。
在一些紧急情况下，航天员的手控操纵仍起到了决定性作用，如遇到危险的阿波罗13号就是通过手控安全着陆返回的。
拥抱美丽的月球
1968年12月21日、1969年3月3日、1969年5月18日，美国先后用3枚土星5号火箭先后发射的阿波罗8、9、10号载人飞船，除继续验证人与飞船的适应性和飞船的性能外，还进行了环月飞行、远距离通信、登月舱分离与对接、近月环境考察等试验和探测工作，历时分别为147小时、241小时、192小时。
阿波罗8号实现了首次载人绕月飞行（共绕月飞行10周，达20小时），3名航天员拍摄了从地球不能直接看到的月球背向地球一面的大量照片，并拍摄了面向地球月面的环形山、峡谷及可能的登陆场的照片，为后来的月面着陆计划提供了依据。
阿波罗8号载人飞船进入月球轨道示意图
阿波罗9号首次携带了登月舱，在地球轨道内试验了指令舱与登月舱的分离，此后再进行交会对接操作。飞行第4天，载1名航天员的指令舱与载2名航天员的登月舱分离，在达到最大分离距离182千米时，登月舱抛掉下降级发动机，而将15.5千牛的上升发动机点火，模拟登月舱完成登月任务后从月面起飞的情况，成功地实现了与指令舱的交会对接，初步完成了“阿波罗”飞船的登月与再返回的技术操作准备。
阿波罗10号为成功的登月预演试验飞行。包括指令舱、登月舱和服务舱的阿波罗10号飞船首次完整地进人月球轨道，并成功地进行了登月预演，除未实际在月面着陆外，其飞行过程与后来的各次“阿波罗”系列飞船登月飞行几乎完全相同。
当土星5号火箭的第3级把飞船加速到第2宇宙速度并进入飞向月球的路径后，飞船的指令舱与服务舱分离、转向并与从连接部弹出的登月舱对接，然后整个飞船系统再次转向并朝月亮飞行，飞行路程39.92万千米。
在进入月球轨道后，航天员约翰·杨驾驶指令-服务舱在距月面111 千米轨道继续绕月飞行，登月舱在与指令舱分离后斯坦福德和塞尔南驾驶登月舱依靠下降发动机减速朝月面降落，模拟登月动作，2次到达距月面15.2 千米高度。
2舱在分离8小时后登月舱的航天员抛掉下降级，利用登月舱的上升级发动机返回轨道并与指令舱对接。在返回指令舱并抛掉上升级后，3位航天员返回了地球。这次飞行为飞船的登月飞行完成了最后的技术准备。
阿波罗10号的2名航天员乘登月舱降到了离月面15.2千米的高度
阿波罗11号实现了人类首次登月。在登月舱接近月面时，航天员阿姆斯特朗在发现着陆场散布有巨大砾石的情况下，及时果断地改用手控并选择新登陆场，在月面安全着陆。2名登月航天员在月面共活动2个多小时，采集了21.75千克的月面岩石与土壤标本。
阿波罗12号采集了34千克的月面岩石与土壤标本，在月面安放并启动了第一台“阿波罗月面实验装置”（ALSEP，该装置由核动力电池组驱动，带有6个科学试验项目），并回收了阿波罗11号乘员安放在月面的探测器上的电视摄像机与其他设备，以供科研人员了解长期暴露于太阳风环境以及月面真空环境下的温度剧烈变化对这些仪器、设备的影响。
航天员还安置了一组为阿波罗月面科学实验而设计的实验仪器，除太阳风收集器（在月面短期曝露后，卷起来带回地球进行分析研究）外，阿波罗月面科学实验装置还包括一台月震仪、磁强计、太阳风分光计、超离子探测器和冷阴极计，这些探测仪器可以探测月震、磁场、太阳风粒子和月球表面上的气体，它们的探测数据通过中心发射及发回地球。在航天员离开月面后，大多数探测仪器还要继续工作很长一段时间。
阿波罗13号因故障未能登月。
阿波罗14号采集了44.5千克月面标本，并在月面安放了阿波罗月面科学实验装置和一个激光反射器。飞行中还首次进行了材料科学演示试验，在地球转移轨道对一些熔融状态合金固化过程的观测证明，在微重力条件下，不同密度的材料仍保持其合成时的原状态，而不像地面条件下那样因重力作用而出现密度较大材料的沉积。首次在空间进行区带电泳试验，证明了在微重力条件下进行电泳的通过量和分离效率远高于地面条件。
阿波罗14号航天员艾伦·谢泼德在月球上打高尔夫球
阿波罗15号在进入月球轨道前及在月球轨道上，3名航天员使用装在服务舱内的测绘全景相机和光谱仪（其中2台光谱仪装在长达6.1米的可伸缩悬臂上，以分析月面的成分）等仪器进行了8项科学实验，主要包括月面测绘与全景拍摄，月面光谱分析，太阳X射线相互作用，以及粒子发射等。
首次使用月球漫游车，2名航天员乘漫游车在月面上行进12千米后，安置好阿波罗月面科学实验装置的设备和一个激光反射器——登月点三角形的第3个顶点。激光反射器的目的是为了使天文学家通过精确记录从地球上发射的激光束往返地-月之间的时间，来精细测定地-月之间的距离。
测量数据有可能揭示月球是否正在离开地球后退。首次从月面直接向地球发送电视图像。并采集了78.6千克月面标本。
完成登月任务后，乘组人员从飞船上将一颗质量为35.4千克的用于观测月球质量密度等现象的科研卫星送入月球轨道。
自阿波罗15号开始，返回的航天员不再进入隔离车，在军舰甲板上，举行隆重的欢迎仪式
阿波罗16号的2名航天员在月面3次出舱活动，共历时20小时14分，行进27千米，采集了97.5千克月面标本。在登月点附近，2名航天员在三角架上架起了一架天文观测紫外相机，借助钻机挖取月面深处的岩石样品，试图安装测量月球内部热流的探测器（但因偶然情况损伤了它），并安置了无源和有源的月震仪。
磁强计试验提供了他们所处区域的资料，可能存在一个古磁场。完成登月任务后，乘组人员将一颗质量为40千克的科研卫星从飞船送入月球轨道。
阿波罗17号的月球车行进了35千米，并创造了采集月面标本达113千克的最高记录。
阿波罗17号航天员正在采集月岩样本
小知识点：阿波罗11号在月面停留约21小时，航天员出舱活动约2小时；阿波罗12号在月面停留约31小时，航天员出舱活动约8小时；阿波罗14号在月面停留约33小时，航天员出舱活动约9小时；阿波罗15号在月面停留约67小时，航天员出舱活动约18小时；阿波罗16号在月面停留约71小时，航天员出舱活动约20小时；阿波罗17号在月面停留约95小时，航天员出舱活动约22小时。
在6次成功的登月飞行中，共有12名美国航天员登上月球，在月面共出舱活动80小时36分，带回地面共约 385 千克月面岩石与土壤标本，为月球研究提供了直接的依据，例如，通过对月面土壤样品的分析，科研人员确定，月面上土壤由微小的桔红色玻璃形式颗粒构成，这些颗粒一般富含铝、硫和锌，在月壳部分融化过程中。
在月面下约300千米深处形成，因火山活动而喷出到月面，并且通过对样品的分析与实验证实。从月面土壤和岩石中可以制取水和氧，因为月面土壤和岩石中氧化铁的含量很高，这样就有可能在未来利用月面物质维持月球基地内工作人员的生命，及为登月飞行器补充燃料。
航天员在舱外活动中展开的月面试验装置。前景中间是被动地震试验仪，背景中间是“阿波罗月面实验装置”，左边是放射性同位素热电发电机，右边像旗子一样固定在地面的是主动地震试验仪
登月航天员在月面安放的各种科学仪器也为科研人员提供了大量有价值的数据，例如，利用各次登月飞行中登月航天员安放的5个“阿波罗月面实验装置”（其中由阿波罗12号航天员安放的装置工作长达8年），地面科研人员能够测定月球上11个地区的月震，甚至可提前一个月加以预报。
月面的仪器还向地面发回了有关月面温度变化、宇宙射线及陨石撞击等情况的大量数据。直至1977年10月1日，即最后一次“阿波罗”登月飞行后近5年，美国航空航天局才停止接受月面仪器发回的数据。
航天员采集的月球岩石样品，质量142克
小知识点：1978年卡特总统的安全事务顾问布热津斯基到中国访问，送给华主席两件礼品，一件是一克月球样品，一件是中华人民共和国的国旗，发射上月球后返回来的。
我们组织了全国的有关力量研究，只用了半克样品研究，发表了十几篇文章，我们可以证明它是在哪采的，样品的编号，样品的物理、化学特点，样品的矿物组成和岩石结构，样品的成因等，这些都是可以证明人家真的上去了，还有半克样品提供给北京天文馆供公众观看。
“阿波罗”计划始于1961年5月，结束于1972年12月，历时11年7个月。
人类第一次登月
美国航空航天局在阿波罗10号综合演练了登月全过程飞行试验结束后，宣布阿波罗11号将执行载人登月任务。具体任务和目标只是简单的2句话：完成载人登月并安全返回任务，完成月球考察和取样任务。
装载着阿波罗11号载人登月飞船的土星5号火箭升空
1969年7月16日美国东部时间9时32分，40层楼高的土星5号火箭在亿万人的关注下徐徐升空，载着世界上第1艘载人登月飞船阿波罗11号飞往月球。这一天，天空晴朗，万里无云，似乎亘古沉睡的月球正静静地等待着土星5号运送地球使者的来访，当土星5号把阿波罗11号飞船送入近地轨道后，后者便开始独自飞向月球。
阿波罗11号航天员：阿姆斯特朗（左）、科林斯和奥尔德林（右）
阿波罗11号飞船上载有3名航天员，指令长是阿姆斯特朗，登月舱驾驶员是奥尔德林，指令舱驾驶员是柯林斯。从地球到月球大约有38万千米，阿波罗11号飞船载着3名航天员经过75小时的长途跋涉，于18日进入月球引力圈，此时一切正常。
19日凌晨，阿波罗11号到达距月球上空4500千米高时服务舱的主发动机逆向喷射，使飞船减速进入了远月点313千米，近月点113千米的椭圆轨道，此时飞船绕月球一圈只需2小时。
在月球轨道上，航天员们紧张地进行登月前的准备工作，其中最主要的一项是阿姆斯特朗和奥尔德林进入名叫“鹰”的登月舱，而柯林斯则仍留在称作“哥伦比亚”的指令舱中，一切就绪后，他们开始用呼号与休斯敦飞行指挥中心联系，等待分手。
20日，一切就绪后伟大的时刻终于来到了。20日2时许，登月舱的发动机被点燃，它与指令舱分离，指令舱由柯林斯驾驶继续绕月飞行，而登月舱则载2名航天员缓慢向月面飞行，当航天员检查舱内仪器时，休斯敦中心也在监视舱内情况，并似乎从读数上发现一个问题，认为中心难与登月舱直接通信，须用指令舱作为中继站，然而，实际上每一步骤都是良好的。
登月舱向地球源源不断地传输信息，以致休斯敦中心的计算机过载，不能及时处理这些数据，报警灯在闪烁，休斯敦中心经分析认为这是地面仪器失灵，登月舱没有问题，指示阿姆斯特朗准备手动着陆系统着陆，当阿姆斯特朗向窗外看到要降落的地方有乱七八糟的卵石时，便决定继续飞行，避开乱石嶙峋的危险地方，寻找平坦的地方。
最后，奥尔德林手控登月舱在月面静海的一角平稳降落，登月获得成功。阿姆斯特朗向休斯敦中心报告：“休斯敦，这里是静海基地，‘鹰’已降落。”此时休斯敦中心一片沸腾，为人类首次登上月球而欢欣鼓舞，奔走相告。
踏上月球的第1只脚
他俩向窗外眺望，进入眼帘的是一个遍布陨石坑和大石块的陌生世界，虽然他们都情不自禁地想走出去看一下这块神秘的地外之，但还是自我克制按预定计划等待地面中心指令，他们先在舱内美美地睡了一大觉，醒后在舱内吃了月球上的第一顿饭，接着又检查了舱内仪器、燃料装置、氧气供应情况，调查周围环境是否允许长时间停，地面中心对他们的健康状况进行了检查。当一切都经过精确核对后，阿姆斯特朗与奥尔德林彼此帮助穿上极笨重的航天服。
1969年7月20日11时56分，阿姆斯特朗率先打开“鹰”舱舱门，带着电视摄像机站在5米高的平台上，小心翼翼地放下梯子，据悉这一动作在地球上未曾模拟过，扶梯的几级台阶他走了3分钟，左脚先迈上月球第一步，在地球上收看电视的大约5亿人，用惊奇的眼光从屏幕上看到了第一个地球人踏上月面瞬间的情景，阿姆斯特朗在月面上留下了第一个长约32.5厘米、宽15厘米的人类脚印,当他踏上月面时，道出了一句意味深长的名言：
“这只是一个人的一小步，但却是整个人类的一大步。”
这确是人类航天史上的一座丰碑。登月舱上的电视摄像机记录下了这具有历史意义的第一步,人们用惊奇的目光从电视上看到了第一个地球人踏上月球的情景。
阿姆斯特朗感到无比幸福，贪婪地欣赏着这块从未有过人迹的地外星球,他后来在叙述踏上月面第一步看到的景象时说：“月面是美丽的，仿佛上面铺着一层细细的炭粉，可以清楚地看到脚印登月舱支脚好像陷了进去，实际上立得很稳,走路并不那么困难，比在地面模拟训练轻松多了。”
他围绕着登月舱跳跃式走动，向地球上居住的人们介绍看到的月面情景，然后俯首拾月岩和收集矿物,他证实人在月球上可自由行动。
19分钟后，奥尔德林紧步阿姆斯特朗的后尘，也走出登月舱，与他的同伴共同进行月面活动,当他走到月面上时，第一句话就赞叹说：“啊！太美了！”但他环顾四周，又感慨万千地说：“这真是一个荒凉而孤寂的世界。”他也像阿姆斯特朗一样，很快学会了地球人不习惯的移动方法——跳跃,他俩时而用单脚蹦，时而又用双脚跳，有些像袋鼠。
由阿姆斯特朗拍摄的奥尔德林，在奥尔德林的面罩上可以看到阿姆斯特朗的影像
2人首先在月球上安放了一块金属纪念牌，上面镌刻着：“1969年7月。这是地球人在月球首次着陆的地方。我们代表全人类平安地到达这里。”下面还签有阿波罗11号3名航天员和美国总统的名字,然后他们竖起一面美国国旗。接着，又表演在月面上的移动方式和证实各种移动方法。
他们把一架电视摄像机放在三角架上向地球上的人们播放月面实况电视画,还与新上任的尼克松总统通了话，向总统和美国人民致敬！
美国总统尼克松在白宫对月球上的2位航天员说：“今天，对每个美国人来说，是一生中最值得自豪的日子，对全世界的人类来说也是如此。由于你们的成功，太空已成为人类世界的一个组成部分。”说完他们又安放了地震测量仪和激光反射器，让地球上的科学家测定地球到月球的精确距离（精度达0.15米）,最后，他们清除了登月舱内的垃圾及污水，又相继回到登月舱上睡觉。
阿姆斯特朗在登月舱外逗留了2.5小时，奥尔德林也至少呆了几十分钟。在月面时，由于月球的引力只有地球的1/6，所以他们显得轻飘飘的。地面控制中心告诉阿姆斯特朗：“你们能拿到的一切都放入盒子里带回来。”
他们把收集的月球岩石和土壤标本带回登月舱，关紧舱门后启动发动机，告别静海，与分别28小时在月球轨道上的指令舱会合。当登月舱停靠指令舱，出现了轻微摇动，经受了少许对接困难,在无重大故障情况，阿姆斯特朗和奥尔德林与指令舱驾驶员柯林斯会合，带着约22千克月岩、土壤及身临其境拍摄的月球照片，进入指令舱。
登月舱完成自己的使命后被弃置在月球轨道上。
阿波罗11号指令舱降落在太平洋
7月21日下午1时56分，阿姆斯特朗奉命指挥阿波罗11号飞船指令舱离开月球轨道，踏上返回地球的旅途。23日上午，在飞船返回途中，阿姆斯特朗通过电视向地面发表了最后一次谈话,他说：“100年前，法国作家凡尔纳写了一本关于月宫旅行的小说。
他的飞船哥伦比亚号从佛罗里达出发，结束月宫旅行后，降落在太平洋,现代的哥伦比亚号明天就要如同小说里的哥伦比亚号一样溅落到太平洋上了。”
7月24日凌晨1时50分，阿波罗11号飞船指令舱载着3名航天英雄平安溅落在太平洋中部海面，人类首次登月宣告圆满结束。尼克松总统在白宫举行盛宴欢迎他们凯旋归来，尼克松对登月英雄们说：“当你们胜利返回地球，就意味着我们取得了巨大的成功。
我想，这次飞行的8天，不仅是短暂的一周，而且也是漫长的一周，更是创世以来最伟大的一周。”他们所到之处充满了鲜花、鼓声……。
首次登月的航天员返回到军舰上后进入移动隔离车，美国总统尼克松也只能与航天员们隔窗相望
不过，这些都是在关进检疫室内一段时间后确认没有“月球瘟疫”以后进行的，即使是总统接见，也必须隔窗相会,后来经过3次登月后的隔离，并未发现任何月球病毒和细菌，证明“月球瘟疫”之说只不过是一场虚惊而已。
小知识点：登月第1人阿姆斯特朗先后获得了美国自由勋章、国家宇航高卓越服务奖章和国际宇航联合会金质奖章。第一次登月成功之后，他告别了航天员职业，先到国家宇航局设在华盛顿的机构工作。
1971年到辛辛那提大学航天工程系任教，1979年担任航天电子贸易公司顾问，并作过月球之行电视纪录片的主讲人。后来在俄亥俄州莱巴嫩城的家庭农场过着平静的生活。
1999年7月16日在美国宇航局纪念阿波罗11号登月成功30周年的新闻发布会上，阿姆斯特朗在会上露面，并发表讲话说：“阿波罗计划的成就在于证实了人类可以不被束缚在地球上，我们的想象会走得更远，登上火星将是人类的下一步跨越。”
那些真真假假的秘闻
据1999年公开的一份秘密文件透露，如果当年第1批登月航天员遇上技术故障而无法飞离月球，他们将会悄无声息地在月球死去，美国航空航天局当时曾发出“秘密警报”和相应的善后措施：由于没有任何救援计划，如果确认阿姆斯特朗和奥尔德林无法飞离月球，两人与地面的通讯届时将会被切断，而他们所能做的只能是等死或者自杀，尼克松总统甚至已拟定了1份讣文，准备在两位登月者未能成功离开月球时发表演讲。
讣文中说：“命运已做出安排，这两位登上月球打破其平静的人将在平静中安息。这两位勇敢的人会清楚，他们已失去返回地球的希望，但更清楚他们的牺牲将为人类带来希望。”
欢迎阿波罗11号航天员凯旋
有关阿波罗11号登月活动，还有一些有待进一步证实的传闻。比如，有报道称，臃肿的航天服不慎刮断了启动引擎极为关键的一个电路开关，如果不能修复，飞船就无法起飞，奥尔德林灵机一动，用一根圆珠笔插入电路开关，接通电路，使得登月舱得以起飞，奥尔德林至今仍珍藏着挽救了他们生命的那支笔。
另外，阿波罗11号升空没多久，飞船上的航天员就发现飞船后面跟随着一些“闪亮的光球”，这些“光球”以同样的飞行轨迹跟随着阿波罗11号一路飞行。
当航天员将观测到“不明飞行物”（UFO）的情况向休斯敦地面任务控制中心汇报后，引起了巨大的震惊和担忧，一些美国航空航天官员认为，这一定是苏联玩的“肮脏把戏”，其中一种传闻是，苏联为了挫败美国的登月计划，用火箭秘密发射“太空鱼雷”跟踪阿波罗11号，试图将其炸毁在太空中。
在阿波罗11号飞抵月球轨道后，登月舱载着阿姆斯特朗和奥尔德林降到月球表面，当时，全世界都在倾听从月球上传回的声音。
航天员的声音听起来有些怪：“我看到了许多小陨坑，有的直径只有5米到15米。在离我们登月舱半英里外的地方，显然有一些轨迹，看起来就好像是一辆坦克留下的一样。”
突然间，数百万电视观众听到无线电中传来了类似火车头或电锯发出的混合声音，阿姆斯特朗更换了一个频道继续对地面控制中心说：“我想知道这儿到底发生了什么。”地面控制中心问：“怎么了？那儿有什么事不对头吗？”航天员说：“阁下，那儿有许多大东西！老天，它们真的非常大！它们正坐在大陨坑的另一头，它们正在月球上看着我们到来！”
没有人知道阿姆斯特朗说的是什么，因为美国航空航天局已经迅速切换到了安全通讯频道，防止阿姆斯特朗后来说的话被全世界听到。
美国总统奥巴马在白宫接见阿波罗11号航天员
有报道称，阿波罗11号登月时,登月舱由于燃料箱漏气差点坠毁月球，阿姆斯特朗和奥尔德林差点长眠在月球上！当登月舱和指令舱分离之后飞向月球表面时，登月舱的燃料箱开始轻微漏气,但当时谁都没有觉察到这一轻微的漏气现象。
在阿姆斯特朗把“自动驾驶”模式更改为“手动控制”操控登月舱飞过了迎面逼来的月球乱石堆，登月舱燃料够用时间已经不到30秒，登月舱计算机也发出了严重超负荷警告，幸运的是，就在这生死攸关的紧急关头，临危不乱的阿姆斯特朗终于成功找到了一处安全着陆地点，驾驶登月舱平稳降落月球。
地面控制室一开始并不知道登月舱经历了那样生死攸关的时刻，因为当登月舱降落月球前几秒钟，人们只听到奥尔德林的“倒数计时声”，而阿姆斯特朗始终保持沉默，没说一句话，唯一泄漏他当时正面临生死挑战的信号，来自于他所穿航天服的遥感勘测数据，因为阿姆斯特朗航天服上的传感器当时传回地球的数据显示，他当时的脉搏竟飙升到了每分钟150下！
还有报道称，1969年，登月第1人阿姆斯特朗一句被后人奉为经典的话——“这只是一个人的一小步，但却是整个人类的一大步。”但一项语言分析证实，阿姆斯特朗在说出这句登月名言时遗漏了一个单词“a”(一个)，他当时所说的并不是“one small step for a man”(一个人的一小步)。
经过分析，研究人员第一次证实阿姆斯特朗当时本想说“a man”(一个人)，但可能由于压力太大，他遗漏了“a”。研究人员表示，虽然从严格意义上讲这句话并不完全正确，但却有一丝诗的风格和味道，从其韵律和对称性来看，阿姆斯特朗的登月名言完美地诠释了这个具有史诗性的历史时刻。
有新证据显示，阿姆斯特朗富有灵感的登月“开场白”完全是出自本能或者说临场发挥，而不是美国航空航天局或者白宫事先为他准备的台词。可能正是因为这种“即兴”，才导致阿姆斯特朗犯下一个小小的语法错误……
尽管经历了起飞时的波折，碰到了“不明飞行物”，遭遇燃料不足，计算机故障，以及靠圆珠笔绝处逢生等等危险，有人仍然认为他们是不可能失败的：
“回顾过去的时候，我不会抚着自己的胸口，为自己活下来感到庆幸，仿佛九死一生。我认为我们做了一些大胆的决定。不错，有些地方也确实出了问题，但我们是一群充满激情、勇于进取的人。那些让我活着登上月球，又让我活着下来并且生活到今天的种种状况，让我非常感念。只有现在，我们才会真正了解到，阿波罗11号曾经面对过怎样的考验。”
登月之路不平坦
实际上，执行阿波罗计划并非一帆风顺，它曾屡遭磨难，其中最惨痛的是1967年1月27日的那次大事故，这也是第1次被全世界人民所知道的重大恶性事故。
1967年1月27日，3名美国航天员进入位于肯尼迪航天中心内的阿波罗1号飞船，做发射前的飞行实验。这3名“天使”都是从美国首批和第2批选拔出来的太空“精英”，其中指令长格里索姆中校已参加过2次航天飞行；怀特中校则曾乘双子星座4号飞船升空，并是美国第1个到舱外进行太空行走的英雄；另1名航天员是查非少校。
阿波罗1号飞船的3名航天员进行训练
这次实验的方案是3名航天员在采用1/3大气压和纯氧的阿波罗1号飞船指令舱中，进行模拟太空飞行，假若这次实验圆满成功，这3名航天员便能乘阿波罗1号飞船升空进行勘测，为登月飞行做准备了，然而，意外的事情发生了。
在实验中突然有一个电路短路出现火花，只听“砰”的一声，火焰顿起，全舱一片火海，3名航天员被浓烟和火舌包围，有人不禁大喊：“着火了！“快放我们出去”。但无论是舱内还是舱外一时间都打不开舱门，因为这个舱门被设计成需要1.5分钟才能打开，而此刻舱内着火形成负压，人再有劲也无济于事了。
就这样眼看着3名航天员在很短时间内被活活烧死了。最为感人的是格里索姆死前曾说过一段话：“如果我们死了，请大家不必大惊小怪，而是把它看成一件普通事件，因为我们从事的是一种冒险事业，我们希望不要影响计划及进程，征服宇宙是值得冒生命危险的。”
这些话充分表现了航天员们视死如归的大无畏精神，至今让人难以忘怀，给后人以极大的鼓舞。
被烧毁的阿波罗1号试验飞船指令舱内部
“阿波罗”工程并没有因此而搁浅。在安葬了这些先驱者后，有关人员总结了沉重的教训，从安全角度出发，改进了飞船结构，使舱门能在2～3秒内自动打开，把所有能出现明火之处都改成暗火，对防火、生命系统等也进行了不同程度的改进，并决定再度发射几艘无人飞船，此后才慎重地在1968年10月用阿波罗7号飞船进行了第1次载人飞行。
“阿波罗”载人登月也不是一件浪漫的事，那里没有空气和水，没有任何生命气息，更没有文人笔下的诗情画意，而是充满着风险，其中阿波罗12、13号的飞行就是典型例子。
1969年11月14日，110米高的土星5号火箭竖立在肯尼迪发射场，其上装有阿波罗12号飞船。这是美国第2次载人登月飞行，因此很受重视，尼克松总统、阿格纽副总统和基辛格国务卿等显要人物全来到发射场观看。但天不作美，没多久就下起了大雨，把在露天等待的观看者淋成了“落汤鸡”，发射前半小时，雨势减小，但还是细雨绵绵，远处还有雷声。
从设计上讲，阿波罗12号是允许雨中发射的，但怕雷击，所以，发射负责人曾考虑延期发射，不过，因有总统亲临现场，名人又多，所以又担心推迟发射影响不好。此时气象部门报告，在发射阵地上空32千米范围内无闪电，而且发射前１小时液氧补加装置已失灵，若延期发射，蒸发的液氧无法补加，根据这些情况，发射负责人决定在上午11时准时发射。
指令舱内的航天员在轨拍摄阿波罗12号登月舱在月面着陆
阿波罗12号在蒙蒙细雨中离开了发射台，飞船指令长不时回答地面问话：“感觉良好，一切正常。”但在起飞后36.5秒，突然一道闪电划空而过，飞船指令舱的红色警示灯亮了，警铃也鸣叫起来，3名航天员均惊呆了。在场的人们也在火箭与发射台之间看到了一道蓝色闪光，包括总统在内所有观看者一时间不知所措，一阵骚动后尼克松总统马上询问情况，飞船指令长回答：“燃料电池失灵，飞船上稳定平台失灵。”
此时气氛骤然紧张，因为这有可能危及航天员的生命。就在这千钧一发之机，飞船指令长康拉德果断命令驾驶员立即启用备份电池，以保证飞船正常工作，经过1分钟的紧急“抢险”，电源故障及其它毛病被排除了，飞船顺利进入绕地轨道，重新校准后，稳定平台也恢复了正常。一场灾祸总算幸免了，真是有惊无险啊！
阿波罗12号着陆在以前发射的勘测者3号月球着陆器附近
事后，尼克松总统感到太“丢份儿”，下令调查此事。结果是没有敌人破坏，而是一次由于火箭飞行而引起的“激发闪电”现象。
有道是祸不单行。阿波罗12号刚刚躲过一场灾难，紧接着升空的阿波罗13号又在太空遇到更大的危险。
一次成功的失败
1970年4月11日，阿波罗13号飞船顺利升空了，刚开始一路平安，航天员们也轻松愉快，13日晚，飞船已正常飞行了56小时，此时离地球已有33万千米，距月球只有6万千米左右了，当夜9时零8分，飞船上忽然传来一声巨响，把3名航天员从胜利的憧憬中惊醒。他们面前的警灯全亮了，主要电器的电压也在下降。
航天员施韦格特立即意识到大难临头，马上向地面中心报告：“我们这里出事了，已听到一声巨响，主线路电压不足。”指令长洛弗尔从窗口看到一股股气流从飞船服务舱冒出来，又立即补充道：“服务舱正向空中放出什么东西，好像是某种气体。”
另一航天员海斯急忙从登月舱返回指令舱，在他经过2舱之间的通道时，听到了一种金属折曲的声响，飞船也晃了起来。当海斯到达指令舱时，他看到一些电器的电压已降到零，服务舱的3组燃料电池坏了2组，这预示登月任务要告吹，然而险情还在加剧，更多的红灯在闪光，另1组电池也不行了，1个贮氧箱空了，另1个贮氧箱的压力也在迅速下降。
显然，有1个贮氧箱爆炸了，另一个被它炸裂，因破洞漏气使飞船失去稳定而翻动起来，施韦格特几次试图用服务舱推进器来稳定飞船的船身，但都告失败，这些都表明服务舱损坏严重，好在指令舱和登月舱均好，与地面的联系未曾中断。
阿波罗13号乘组在升空前一天的合影
看来登月已不可能了，当务之急是千方百计保全生命，设法安全返航。由于服务舱的燃料电池失效，丧失了大部分电力、水和氧气，所以全部希望只能寄托在登月舱有限的电力、水和氧气，由于这时飞船已离月球较近，月球引力吸引着它，飞船本身也没有那样大的动力使其脱身而归，要想脱离险境，只能继续往前飞，待绕过月球后选择一条新的轨道返回地球，指令长洛弗尔把这个计划报告给地面控制中心。
爆炸发生后25分钟，飞船指令舱内的氧气只能再供应15分钟，3名航天员惟一生还的希望，就是外壳薄得几乎可用拳头砸一个洞的登月舱。但飞船升空前根本就没有应急计划，所以他们根本没有学习如何紧急启动登月舱维生设施。
航天员在地面的指导下，一步步往登月舱的计算机中输入复杂的数字，他们知道，哪怕输错一个数字，对他们来说就意味着死亡，最后，就在指令舱中的氧气含量只剩5分钟可用时，登月舱的功能终于被激活。
阿波罗13号乘组在升空前一天的合影
由于指令舱内的氧气不够3人用，因此洛弗尔和海斯进入登月舱，把登月舱当作临时救生艇。斯韦格特1人留在指令舱内，他把服务舱中剩下的氧气输送到指令舱的后备贮箱内，把应急电池组接到指令舱的自动控制设备上，使它能运行到登月舱推进系统启动为止，因为爆炸的碎片和泄漏的气体弥漫在飞船周围，经太阳强烈的反射挡住航天员的视线，所以无法找到导航的基准天体，为此，地面控制中心要航天员把一个窗口始终对准太阳以确定航向。
3名航天员一直等到了4月14日凌晨，而休斯敦地面控制中心此时仍处在一片繁忙和焦虑之中，他们遇到的主要问题是按设计，登月舱的电力只能供2人用45小时，而今却是3人要用100小时。航天员海斯也在计算，如关闭登月舱的大部分系统，则电力能延长4天，但冷却水是一个问题，要保持飞船的电子设备不致过热，冷却水是必不可少的，不过这时只能头痛医头，脚痛医脚了，海斯关闭舱内的部分系统。
这一做法与地面中心的想法不谋而合，因而休斯敦中心对此备加赞赏。
为了节省电力，航天员们铤而走险关掉飞船上的计算机、导航系统和其他电力设备，让飞船的电流消耗量降低到12安培———只相当于一个家庭搅拌机使用的电量。当加热设备关闭后，登月舱中的温度急剧下降，尽管他们穿上了宇航靴和剩余的内衣裤，仍然冻得无法入睡。
阿波罗13号服务舱严重损坏
不久，登月舱中的小型空气过滤器开始无法处理他们排出的大量二氧化碳气体，他们面临中毒身亡的危险。他们在地面科学家的指导下，用一些粘性胶带、一块从飞行手册后面撕下的纸板以及从他们太空内衣裤上扯下的一些塑料片，做成了一个帮助空气过滤器更有效工作的粗糙适配器，登月舱中的空气最后终于从毒性状态降到了清洁状态。
经过艰难、细致的分析，在爆炸的第12小时，休斯敦地面控制中心果断做出逃生计划第一步的决定：继续向前飞，认为这是最省燃料的返回轨道，当飞船距离月球218千米时，洛弗尔启动登月舱的降落发动机进入绕月飞行的轨道，15日上午飞船绕月21小时后，海斯再次启动登月发动机，飞船进入了返回地球的航程。
在此期间，3名航天员困乏已极，他们轮流休息。尽管通过登月舱的窗口已可看到一个巨大、灰色而带麻点的月球，月面上的陨石坑用肉眼就可一目了然，但此时他们毫无观赏兴趣。
近看受损服务舱
虽然休斯敦已编完了返地飞行程序，可是登月舱的导航系统无法使飞船精确瞄准地球，为此航天员只得使用航行望远镜寻找恒星作为参照物。然而事故发生后，阿波罗13号周围的天空充满了闪烁的碎片，根本无法找到恒星，真是雪上加霜，危急时刻，地面导航专家告诉他们：“你们可用太阳来定向，那是一定能找到的。”结果还真获得成功，可谓雪中送炭。
飞船朝地球奔去。在返回途中，飞船上所剩的水、氧、电都越来越少，航天员们感到悲观失望，地面人员不时提醒他们吞服兴奋剂，以驱散疲劳、寒冷和失望。为了节省电力，以备再入大气层时使用，飞船温度调节系统被关闭了，舱内温度降至4°C；人呼出的二氧化碳在不断增加，舱内氧气逐渐减少，航天员千方百计去战胜这些困难。他们把指令舱内的清洁空气剂灌入登月舱的圆形装置内，使登月舱内的二氧化碳下降到正常水平；为了取暖，3人紧围在一起，互相拥抱而坐……。
在阿波罗13号飞船处在最艰难境地时，美国国会动员全国为航天员的安全祈祷，并呼吁、恳请世界13个国家提供飞机和舰只救援，这3名航天员的生命安全引起了全世界的关注。
阿波罗13号飞船指令舱成功地返回地球后，出现在人们的视野中
到了16日下午7时30分，休斯敦向阿波罗13号发出了最新编制的重返大气层的程序表。到了午夜，航天员们开始兴奋，因为已隐约看到一轮似眉毛形状的地球，而且一分钟一分钟地变大。不过，阿波罗13号飞船已偏离了重返地球大气层的正常轨道，故此时须精确地选定进入地球的角度，如角度太陡，飞船会在大气层中烧毁；如太平，飞船将从大气层表面弹出，再也无法回到地球了。
不知是老天开恩，还是从哪里来了一股力量，阿波罗13号奔向浅平轨道，指令长洛弗尔抓住这一千载难逢之机启动登月舱的姿控火箭，使飞船进入了正确轨道位置。这真是不幸中的万幸啊！此时休斯敦中心十分担心，航天员们已极为疲劳，很容易失误，万一出错就难以挽救了。但他们不知道还有更糟糕的情况，航天员海斯尿道感染正在发烧，人很虚弱。
进入正常轨道后，休斯敦中心指令施韦格特在指令舱内开动爆炸螺栓，掷掉已被炸坏的服务舱。此时航天员们才看到了抛掉的服务舱严重损坏的模样。
洛弗尔和海斯又重新回到了指令舱，封闭了通向登月舱的舱门。施韦格特打开指令舱制导系统的开关，发现电力还较充足，电子仪器也没有因寒冷而损坏，这才放心，于是便带着一种伤感和感激之情，把拯救过他们而完成了使命的登月舱抛到九霄云外，但心里却永远也不会忘记它的救命之恩。休斯敦的人们也喊道：“别了，登月舱，我们感谢你！”
救援直升机将出舱后的阿波罗13号航天员接上直升机
随着飞船逼近大气层，休斯敦中心云集了几乎全体工作人员。4月17日，阿波罗13号挂在3把漂亮的大伞之下缓缓溅落在万顷波涛的太平洋中。没过多久，3名航天员温文尔雅地走出船舱，美国总统尼克松赶到降落地欢迎这3位太空英雄的归来，此刻美国航空航天局爆发出一片欢呼声，“他们胜利了! ”全世界的人们也向历时6天、经历艰险、战胜困难、平安生还的3名航天员投以钦佩的目光，庆幸这次登月飞行“失败的成功”。
事后的事故分析表明，飞船服务舱爆炸并非陨石碰撞所致。在地月轨道转移期间，低温推进剂混合时液氧贮箱爆炸。爆炸毁坏了2号液氧贮箱和其他系统，造成供氧与供电困难，这次故障的根源在服务舱液氧贮箱加热系统的两个恒温开关上。
这种开关在1962年设计时采用28V电压，1965年在改进设计时把许可电压提高到65V，可是制造这种开关的厂商生产的开关工作电压没做相应改变，仍是28V，虽然这种开关在一定条件下也能承受65V电压，但是超负荷时会产生电火花，破坏了绝缘材料聚四氟乙烯塑料的性能，从而导致了液氧贮箱的爆炸。
尼克松总统出席庆祝阿波罗13号航天员成功归来典礼
现在，人们还把阿波罗13号的返航称为美国航空航天局最美好的时刻，前些年上映的“阿波罗13号”巨片生动地再现了这次飞行。
大国探月竞赛结束
狂热的登月竞赛使美苏承受了巨大的经济压力，计算表明，每艘“阿波罗”登月飞船比用金子制成还要贵15倍！美国人从月球带回的月岩和土样（共 385千克）按单位重量计算，其价格竟是金刚石的 35倍！这些使美国每一个家庭要负担472美元！于是，在1972年，已陷入越战泥潭的美国总统尼克松下令停止登月活动，这使得阿波罗18、19、20号飞船的航天员们永远失去了登月的机会。
从科学角度看，美国“阿波罗”载人登月比苏联月球无人探测器价值要高得多，因为航天员登月可实地勘查月面，有选择地收集月岩和土壤，可放置长寿命科学试验和观测仪器，有的仪器甚至到1989年7月还向地球发送数据。
有人称，一次“阿波罗”载人登月的成果相当于12次月球探测器的自动探测飞行，而一次月球探测器飞行耗资又是一次载人登月的1/4，所以苏联整个探月费用是美国的好几倍，更何况苏联探测器取样返回飞行有一半是失败的。美苏取回的月岩总量是385∶1。
1976年以后，苏联停止了月球探测计划。至此2个超级大国历时10多年的探月竞赛以美国的胜利而告结束。
延伸阅读：新旧登月飞船的对比
随着政治、科技和经济等各方面发生的巨大变化，现在美国正实施的“重返月球”计划与冷战时期的“阿波罗”登月计划有明显的不同，比如：载人登月的目的由冷战时期主要满足政治和科学需要，改变为把科学探索和经济利益相结合，以探测月球资源为主，为未来月球资源开发、利用打基础。
目前，美国计划在2024～2028年载人重返月球，并命名该计划为“阿尔忒弥斯”，她是希腊神话中的狩猎女神和月女神，是太阳神阿波罗的孪生姐姐，有“阿波罗”登月计划珠玉在前，用“阿尔忒弥斯”来命名新登月计划非常合适。为此，美国打造了新一代多用途载人飞船“猎户座”。“猎户座”和“阿波罗”飞船有一些重要相似之处，当然也有许多不同的地方。例如：
（1）外形酷似。
“猎户座”的乘员舱和“阿波罗”飞船的指令舱外形十分相像，只是它比后者“更大”、“更壮”，被称为吃了类固醇的“阿波罗”，或者是“吃了菠菜的大力水手”，从一个“普通的小弟弟”长成“格外强壮的超级勇士”。这表明，由于航天物理学原理并没有发生变化，再次证明“阿波罗”的当年设计有多么正确，对于飞往低地轨道以外的任务来说，它具有最安全而有效的形状。
“猎户座”飞船乘员舱剖视图
（2）载人更多。
猎户座”的乘员舱比“阿波罗”的指令舱大2倍，底径从3.9米增加到5米；体重也大大增加了，达25吨。所以“猎户座”的乘员舱可搭载4～6名航天员，还能运送较多物资到月球，为将来的连续登月做准备。而“阿波罗”只能载3人。
（3）电源充足。
“猎户座”的服务舱由欧洲航天局研制，在太空飞行时使用太阳能作为动力，所以它可为飞船提供很长的时间电力。而“阿波罗”飞船使用的是电池，因而提供电力的时间十分有限，无法用于建立月球基地。
（4）重复使用。
“猎户座”的外部防护层可以替换，可该飞船能重复使用，所以能显著降低成本。而“阿波罗”是一次性使用飞船。
（5）多种用途。
“猎户座”是多用途的，可用于载人登月，也能用于近地轨道空间站的天地往返运输，还可作为行星际式飞船用于载人登火星和载人登小行星。而“阿波罗”飞船不能用于行星际飞行。
（6）着陆地点。
“猎户座”使用的月球着陆器可使航天员月球上任何区域着陆。而“阿波罗”使用的登月舱只能降落在月球赤道附近区域。
（7）登月人数。
“猎户座”使用的月球着陆器可带4名航天员登陆月球。而“阿波罗”使用的登月舱只能带2名航天员登月。
（8）返回方式。
“猎户座”的乘员舱可采用空气缓冲气囊或者减速火箭等降落方式，直接降落到地球陆地上，比如加州的爱德华空军基地。当然，如果遇到特殊情况，也可以像“阿波罗”一样落到海里。“阿波罗”只能落到海里。
“猎户座”多用途乘员飞行器。其服务舱将改用欧洲航天局的自动转移飞行器服务舱
总之，“猎户座”乘员舱将采用“阿波罗”指令舱的形状，不过与后者相比有一些明显的进步，包括：采用现代材料和制造工艺；它采用先进的宇航电子设备；采用计算机和40年载人航天飞行所积累的经验；体积加大了，可运送更多的乘员和货物；具有更高的使用效率和综合能力。
虽然“阿尔忒弥斯”所使用的月球着陆器由谁来研制目前还未确定，美国航空航天局已选定11家公司开展月球着陆器论证工作，但基本构型仍采用“阿波罗”飞船登月舱的设计理念，即由上升级和下降级组成，最多再增加一个转移级。
上升级是航天员完成登月使命后将他们送回月球轨道的乘员舱，下降级是一个有4条腿、通过火箭发动机实现“软着陆”的着陆平台，转移级用于将月球着陆器由月球空间站送到距离月面100千米的环月轨道上。
美国蓝色起源公司设计的“蓝月亮”月球着陆器
美国洛马公司已设计出基于“猎户座”的可重复使用登月舱。它将月球轨道空间站作为母舰，航天员将从月球轨道舱空间站出发，奔赴月球。它高14米，可从环月轨道向月球表面运送4名航天员和1.1吨货物，可在月球停留最多14天，也可作为早期的火星登陆舱（也是携带4名航天员）。
其个头是“阿波罗”登月舱的两倍，后者只能搭载两名航天员并且只能在月球逗留几天。
美国蓝色起源公司正在研制的“蓝月亮”着陆器能把3.6吨货物送到月球表面，它是单程着陆器，能落下去却飞不起来。此后将研制加长版的“蓝月亮”，它能把6.5吨货物送上月面，足以搭载一个“上升舱”，带航天员飞离月球。
据悉，2024年“阿耳忒弥斯”载人登月任务的首选方案这样安排：首批登月者会是一对男女航天员，这样就会诞生人类史上“登月第一女人”，就像登月第一人阿姆斯特朗一样，名垂青史。
月球轨道空间站示意图
与“阿波罗”计划最大的不同是，“阿耳忒弥斯”计划将首先建造一个名为“门户”的月球轨道空间站，它运行在近月点距离2000千米，远月点距离75000千米的地月拉格朗日点的晕轨道上，可支持4名航天员长达42天的深空任务；也能为载人登月任务提供中转服务，即航天员先到月球轨道空间站，再根据需要乘转运级+载人月球着陆器登月。
转运级把月球着陆器由月球空间站送到距离月面100千米的环月轨道上，着陆器降落到月面开展探测任务，任务结束后再由上升级提供动力返回月球空间站。
有了月球轨道空间站的支持，航天员可随时到达月面各个地点实施探索，包括含有大量水冰的月球极区在内，甚至可以支持月面短期或半永久科研站的运转。“猎户座”飞船将承担起地球和月球轨道空间站之间转运航天员的任务。
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