載人航天100個標誌性航天器（1957年–1977年）——太空艙（美國）_風聞

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本文記錄了世界歷史上一個重要時期的故事，當我們逃出大氣層，俯視海洋和大陸，第一次看到地球的複雜性、脆弱性和美麗。同時，我們向天空看去，看到了古老的天體現象，以及心靈所能理解的超自然現象。在過去六十年間完成這些任務的大膽飛行器--從人造衞星1號到詹姆斯-韋伯望遠鏡--代表了截至21世紀初太空時代探索的總結；它們反映了人類為理解宇宙及其各部分的運作所做的持續嘗試。

最初對太空的探索與在地球上的探索有相似之處。在20世紀50年代太空時代的黎明，德懷特-D-艾森豪威爾總統提議立法建立一個橫跨美國的統一高速公路網絡，表面上是為了國防。然而，它的用處被證明是非常廣泛的。1956年的《國家州際和國防公路法》代表了美國歷史上最大的公共工程支出（僅在艾森豪威爾政府結束時就達到約410億美元），並將美國的高速公路網擴大了約66,000公里。不僅如此，它還刺激了就業機會的創造，促進了20世紀50年代的經濟繁榮，加快了現代商業的步伐，並縮小了部門和地區差異，在地緣政治上使國家前所未有地統一。以自己的方式，為人類服務的航天器也回報了許多同樣的好處。

在這部法律通過的三年前，在世界的另一端，一位新西蘭人和一位尼泊爾夏爾巴人進行了一次完全不相關的挑戰。1953年5月29日，埃德蒙-P-希拉里和丹增-諾爾蓋成為第一個登上珠穆朗瑪峯頂峯的人，珠穆朗瑪峯是地球上最高的地方，有8,848米。“我們不知道人類是否有可能到達珠穆朗瑪峯頂，“希拉里後來説。在沒有軍事、經濟或政治後果的情況下，登上世界之巔滿足了人類幾個根深蒂固的驅動力：對起源的追求、對好奇心的滿足、對冒險的誘惑、對未知事物的揭示，以及對耐力的考驗。這些同樣的動機也是探索太空的衝動的典型。

因為本文侷限於為探索而不是為實際結果而設計的航天器--像珠穆朗瑪峯這樣的努力，而不是國家公路系統--所以出現了人類和機器人旅居者之間不可避免的辯論。我們將通過宇航員、太空人和太行者--有知覺的探索者--與宇宙接觸，還是將自動軌道器和着陸器作為我們的代用品？所介紹的航天器表明，兩者都有獨特但互補的作用，機器人將繼續被派往對我們來説太荒涼或太遙遠的地方，而人將去那些可以控制風險和人類智慧無法替代的地方。

火星科學實驗室的 “好奇號 “漫遊車執行了許多與太空人相同的雜務，但沒有時間、燃料、補給和（僅舉一個安全問題）輻射的限制因素--根據 “好奇號 “自己的發現，後者是一個嚴重的健康問題。另一方面，1969年至1972年在月球上行走的12名阿波羅宇航員完成了機器無法完成的任務。他們目睹並描述了月球表面可觸及的紋理，評估了月球地質的一般特徵，並在他們的每一步和運動中感受到月球重力的特殊性。他們採掘了大量的、種類繁多的岩石和土壤（共382公斤）。他們報告了自己生理和心理上的變化。他們還打了高爾夫。然後他們帶着對未來任務的建議返回地球，並在藝術作品、回憶錄和媒體上解釋了這一經歷對他們的影響。

本文還説明了過去60年中太空旅行的國際背景。它開始於美國和蘇聯之間的決鬥，在冷戰的高峯期，這不僅涉及到技術上的較量，還涉及到世界輿論的鬥爭。蘇聯和美國向世界吹噓他們的太空成就，證明他們的文化、政府、經濟體系和政治意識形態的優越性。但是，一旦冷戰結束，太空探索就不再是全球對抗中的一個次要情節，而是及時呈現出一種完全不同的特徵。

這種演變是本文的基礎。本文分為三部分，每部分20年，追溯了三個不同的時期。最初的部分，從1957年到1977年，涵蓋了第一個太空時代，在此期間，兩個超級大國爭奪霸主地位。高潮發生在登月競賽中，美國贏得了這場戰鬥，部分原因是約翰-F-肯尼迪總統提出了登月的大膽目標。這一成就抹去了蘇聯早期的領先優勢，使美國國家航空航天局得以躍升至終點。但是，儘管阿波羅號獲得了大獎，衝突並沒有就此結束。為了挽回自己的損失，蘇聯人將目光轉向了新的領域。通過與七個 “禮炮 “號和 “和平號 “一起追求空間站的發展，蘇聯恢復了它的聲譽，並以毫無疑問地掌握了長期在軌道上居住的技術而結束了第一階段的太空探索。與此同時，美國通過專注於一系列壯觀的機器人任務，取得了自己的後期勝利：維京人1號和2號在美國建國二百週年紀念年向火星進行了歷史性的飛行，旅行者1號和2號從1977年開始向外行星進行了所謂的大旅行。

時間軸上的下一個節點--從1977年到1997年--是一個過渡時期，它拋開了蘇美兩極，開啓了一個試探性的多國合作的新時代。這一調整始於美國國家航空航天局和俄羅斯航天局的認識，即冷戰的結束和預算的緊縮使雙方都沒有必要的資源在太空中建立大規模的新項目。因此，令許多人震驚的是，這些前戰鬥人員同意忘記（如果不是原諒）他們過去的敵對行為，併為一項巨大的雄心勃勃的事業進行談判合作：國際空間站（ISS）。與國際空間站一起，航天飛機也成為天空中正在萌芽的緩和關係的一個關鍵貢獻者。它可以有多達7名機組人員，使許多國家、種族和信仰的旅行者能夠在一起工作和生活，而它巨大的貨艙使它成為運輸和組裝國際空間站巨大模塊的唯一手段。這個時代也標誌着另一支跨國力量的出現：歐洲航天局（ESA），其十個創始國成為跨越國界的完全一體化團隊合作的縮影。

最後，在第三個階段--名為 “空間探索的十字路口，1997年至2017年”--對宇宙及其組成部分的研究成為一項全球倡議。1998年國際空間站頭兩個模塊的對接標誌着一個大規模的多國項目的實現，其壽命預計至少持續到2024年，由美國、俄羅斯、加拿大、日本和歐空局組成的五人財團監督。與此同時，歐空局自己的項目也獲得了地位，生產了一些世界上最先進的機器人航天器和運載火箭。它還擴大了它的名冊，包括22個成員國，涵蓋了大部分歐洲大陸（歐空局的理事會由奧地利、比利時、捷克共和國、丹麥、愛沙尼亞、芬蘭、法國、德國、希臘、匈牙利、愛爾蘭、意大利、盧森堡、荷蘭、挪威、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、西班牙、瑞典、瑞士和英國組成）。

俄羅斯聯邦航天局繼續追求先進和可靠的火箭技術（預計在2011年航天飛機退役後，將載着美國宇航員往返國際空間站長達十年之久），並生產了歷史悠久的聯盟號運輸機的改進版。同時，在美國，NASA將主要合同授予幾個小型私營公司，如SpaceX、Blue Origins和Orbital ATK，以製造能夠將宇航員送入太空的膠囊和火箭。這樣做對太空時代的主要正統觀念之一提出了前所未有的挑戰：即只有中央政府保留參與探索任務的權利。也許比任何其他最近的發展更具有決定性的是，中國國家航天局成為第三個將自己的宇航員送入太空軌道的國家，取得了很高的成功率，併為未來制定了宏偉的計劃。

儘管有這種基礎廣泛的夥伴關係和更多參與者的趨勢，一個令人不安的問題籠罩着21世紀的太空探索。是目前的模式佔上風，還是民粹主義和民族主義的浪潮會煽動人們回到早期的太空時代，那時政治對手將他們在地球上的對立情緒投射到宇宙中？

第一個太空時代

1957年–1977年

太空艙

水星號

美國宇航局於1958年10月1日開始運作，次月，水星項目--以羅馬神話中帶翅膀的神的使者命名--開始成為該機構最優先的項目。在1959年將主合同授予麥道公司之前，太空任務小組確定了太空艙的規格。長2米，直徑1.9米（底部），發射時可達1400公斤。艙內設備塞得滿滿的，為唯一的宇航員提供了一個緊實的泡沫座椅和僅1立方米的可居住空間。太空艙的小尺寸和小重量反映了其運載工具的推力相對較弱。

水星飛船由六個主要的結構部件組成：用於乘員逃生的逃生塔；位於太空艙頂部的天線外殼；位於太空艙狹窄頸部的重返大氣層降落傘；位於下部區域的乘員艙；位於下方的隔熱罩；以及位於最底部的推力艙。按照最初的設想，水星飛船的飛行路線只能從地面引導。但是在適當的時候，宇航員們説服了設計者建立駕駛艙控制，在一些情況下，這些控制被證明是救命的。

在有宇航員乘坐的任務之前的飛行測試中，水星項目經歷了不可預知的失敗和成功。1959年9月的第一次發射--一項研究和開發任務--由一枚阿特拉斯D型中程彈道導彈改裝的運載火箭升空並按計劃飛行。但在1960年7月，阿特拉斯導彈/太空艙組合的彈道測試以失敗告終。接下來的11月，被稱為水星-紅石1號中程彈道導彈改裝的運載火箭的第一次飛行也流產了，因為它的火箭引擎在升空後就關閉了。該計劃在1960年12月第二次嘗試水星-紅石1號時得到恢復。第二個月，美國宇航局嘗試將一個生物送入太空--不是宇航員，而是一隻名叫哈姆的黑猩猩，他乘坐水星-紅石2號飛行。哈姆經受了一些嚴重的驚嚇，在升空時承受了17個重力過載，一次偏離目標的着陸，以及一個泄漏的航天器（很含蓄的説，任務失敗了）。

水星-紅石3號和4號最終將美國人送出了地球，但在1961年4月12日尤里-加加林在Vostok 3K飛船上成為第一個進入太空的人之前。Sputnik I號發射後，美國發現自己落後於蘇聯，三年半後仍有很多地方需要改進。加加林在地球軌道上運行了108分鐘；1961年5月5日，阿蘭-謝潑德乘坐水星-紅石3號（又稱為自由7號），在亞軌道上飛躍太空，持續時間略多於15分鐘。他的任務順利完成，但維吉爾-“格斯”-格里索姆於1961年7月21日在水星-紅石4號（自由鍾7號）上的任務就沒有那麼順利了。在經歷了類似的15分鐘的旅程後，他落在海面上，但飛船的艙蓋意外地被爆破螺栓炸開，使太空艙充滿了水並沉入水中，使得格里索姆不得不游到水面，在那裏一架直升機將他救起。

儘管早期阿特拉斯運載火箭的記錄不盡如人意，但在1962年2月20日，美國國家航空航天局--在對10個月前尤里-加加林的飛行作出反應的巨大壓力下--進行了一場精心策劃的賭博，開始了美國軌道空間飛行的倒計時。從1958年提交的申請者中，羅伯特-吉爾魯斯和美國宇航局蘭利的太空任務組為第一組宇航員選擇了14人，並從中為水星計劃選擇了7人。其中，海軍陸戰隊飛行員（後來的上校）約翰-H-格倫負責第一次環繞飛行。他在第二次世界大戰和朝鮮戰爭期間擔任戰鬥機飛行員，之後他參加了美國海軍試飛員學校。

1962年2月20日，格倫乘坐 “友誼7號”/“水星-阿特拉斯6號 “進入軌道，他完成了他的任務，但也有一些令人緊張的時刻。在墨西哥上空飛行時，在他的第二次環繞上，他注意到姿態控制的喪失；自動穩定系統未能使太空艙保持正確的方向，導致它每秒向右漂移約1.5度。為了補償，在飛行的其餘時間裏，他手動駕駛航天器（證明了駕駛艙內訓練有素的飛行員的價值）。但當他越過卡納維拉爾角時，一個同樣危險的問題威脅到了任務：根據傳感器顯示，隔熱罩已被解鎖。由於不確定這是個危機還是個假警報，格倫接到指示，要求他在重返大氣層時啓動反推力後，不遵守程序，不拋棄反推力裝置，希望反推力裝置能將防護罩固定在原位。當他下降到大氣層時，地面控制中心的每個人都屏住了呼吸，但任務在三次環繞和近五個小時的空間後安全結束。格倫很幸運；傳感器給出了一個錯誤的讀數，隔熱罩在整個危機中一直保持在原位。

麥克唐納（McDonnell）水星飛船的設計演變

麥克唐納（McDonnell）水星（Mercury）D-1型 “MR-3 太空艙”

圖例

1 - T = 00:00 發射

2 - T = 02:14 助推器分離

3 - T = 02:34 逃生塔彈出

4 - T = 5:00 阿特拉斯運載火箭分離

5 - T = 05:30 太空艙轉向

6 - T = 6:00 水星進入軌道

在水星項目結束之前，還有更多緊張的事件發生。1962年5月，斯科特-卡彭特乘坐極光7號/水星-阿特拉斯7號進行了一次與格倫的飛行時間相似的飛行，但是他的太空艙比着陸目標高出420公里。救援人員在落水後近一個小時才發現卡彭特，他從太空艙中逃出後坐在一個救生筏上。1962年10月，沃爾特-希爾拉（Walter Schirra）乘坐西格瑪7號/水星-阿特拉斯8號進行了下一次飛行，並將格倫和卡彭特在太空中記錄的時間延長了一倍，在9個多小時內進行了6次環繞飛行，沒有發生任何事故。最後，戈登-庫珀於1963年5月乘坐 “信仰7號 “太空艙在水星-阿特拉斯9號運載火箭上升空。這次任務極大地擴大了美國太空計劃的範圍（和威望）。他在軌道上停留了22圈，計時為34小時20分鐘。但是發生了一些重大的麻煩。在第19圈的軌道上，一個儀器燈警告減速和過早返回；在第21圈軌道上時，自動穩定和系統短路，航天器內的二氧化碳水平上升。庫珀掌握了控制權，和格倫一樣，他駕駛着飛船安全返回並降落在海面上。

雙子座號

儘管事後看來，早期的美國太空計劃從 “水星計劃 “到 “雙子星計劃 “似乎是一氣呵成，沒有中斷過，但事實上，它們有着完全不同的起源和目的。水星計劃產生於美國國家航空航天局的前身--國家航空諮詢委員會；雙子座計劃起源於約翰-F-肯尼迪總統1961年5月25日在國會的講話。肯尼迪的講話是對蘇聯宇航員尤里-加加林於1961年4月成為太空第一人的回應，他在圍繞地球的一次環繞飛行了108分鐘。與此形成鮮明對比的是，宇航員艾倫-謝潑德於5月5日進行了一次短暫的亞軌道飛行，時間略多於15分鐘。這兩次太空飛行僅相隔22天，兩者的並列表明，美國在太空探索方面仍然遠遠落後於蘇聯，在兩個超級大國爭奪冷戰主導權的時候，這是一個嚴重的缺陷。

總統向眾議院和參議院要錢（很多錢；他被告知最終將花費大約330億美元），以便在20世紀60年代結束前讓宇航員登陸月球。國會批准了，但水星號的工程師和管理人員意識到，即使他們的項目實現了目標，肯尼迪高大的新目標要求他們克服一個巨大的技術缺陷。首先，儘管水星號消除了許多關於太空旅行對人類影響的恐懼，但它並沒有為長期的月球拍攝提供足夠的生理學信息。此外，水星飛行沒有嘗試艙外活動，簡稱EVA，這是宇航員在月球上行走前必須掌握的。更重要的是，航天器的會合和對接，沒有它，任何登月計劃都不可能發生，這一點還沒有被嘗試或測試。但最根本的是，在1961年，美國宇航局的領導人對登月任務的整體架構沒有達成共識--如何將宇航員送到那裏，如何讓他們着陸，以及如何讓他們回家。

羅伯特-吉爾魯斯和他在美國宇航局蘭利的太空任務組對肯尼迪的承諾作出了回應，構想了雙子座項目，以希臘神話中的雙胞胎卡斯特和波呂克斯命名，他們是航海者的守護者。這種雙重性反映了計劃中的雙子座任務的兩個宇航員。為了加速雙子座的發展，美國宇航局再次求助於美國空軍，不僅選擇其泰坦II洲際導彈作為雙子座的運載火箭，而且還選擇了多功能的阿吉娜二級作為雙子座太空艙的交會對接火箭。

從最後一次水星飛行到第一次雙子座飛行，兩年過去了，這對美國宇航局中負責縮小與蘇聯差距的人來説似乎是一個永恆的過程。但等待的發生是因為雙子座代表的不僅僅是通往月球的中間步驟；相反，它體現了對水星的技術飛躍。在它的許多進步中，雙子座攜帶了一台22.7公斤的計算機，這是太空中的第一台計算機，能夠每秒進行七千次計算。該太空艙配備了燃料電池，通過氧氣和氫氣的化學反應產生電能。這個過程產生的副產品是飲用水。

該太空艙本身在任何方面都超過了水星。雙子座在發射時重達3,792公斤，是水星的兩倍多。它的長度為5.60米，超過了水星的2.5倍，其底部直徑為3.05米，比水星的直徑寬了近1.2米。在最鮮明和最有意義的對比中，水星只有1立方米的活動空間，而雙子座有2.55立方米。即使將乘員人數增加一倍至兩人，雙子座宇航員的艙室仍比水星的舒適和有效得多。

雙子座在巨大的成就和令人毛骨悚然的懸念之間瘋狂地搖擺。在1965年3月平靜的三軌道雙子座3號之後，雙子座4號在同年6月發生了眾所期待的機載計算機故障，使得詹姆斯-麥克迪維特不得不手動駕駛返回艙。不僅如此，在埃德-懷特進行了美國第一次EVA之後，他和麥克迪維特面臨着災難，因為他們在最終關閉和鎖上航天器有問題的出口艙門之前已經筋疲力盡。1965年8月，雙子座5號持續環繞地球了8天，給宇航員帶來了希望，他們可以在太空中存活整個往返月球的航行時間。1966年3月，災難幾乎再次降臨，阿波羅8號指揮官尼爾-阿姆斯特朗和飛行員大衞-斯科特成為第一個在太空中與另一個飛行器對接的人，他們與Agena太空艙結合在一起，但一個卡住的雙子座推進器導致相連的飛行器翻滾和旋轉，宇航員們只能通過啓動反轉推進器並提前兩天返回家園而倖存下來。僅僅三個月後，雙子座9號的對接任務因Agena太空艙沒有進入軌道而失敗。1966年7月的雙子座10號恢復了一些信心，邁克爾-柯林斯和約翰-楊與Agena太空艙對接，點燃了它的引擎，並將連在一起的航天器推進到更高的軌道，後來與仍在軌道上運行的雙子座8號Agena太空艙會合。1966年9月，雙子座11號與Agena太空艙直接會合，在44分鐘的太空行走中，理查德-戈登用一根30米的繫繩將太空艙和目標飛行器連接起來。這次任務還見證了第一次完全由計算機控制的重返大氣層。最後，在1966年11月，雙子座12號將詹姆斯-洛弗爾和巴茲-奧爾德林送入軌道，在此期間，奧爾德林成功進行了三次EVA，總共持續了五個半小時。

儘管雙子座為後來的登月探險做出了巨大貢獻，但在其結束時，距離肯尼迪總統的登月期限只剩下三年多一點的時間。當雙子星號的大幕落下時，航天局沒有人真正知道宇航員是否會在時間耗盡前登上月球。

圖例

1 - 雙子座獲得再入上升的機會

2--任務模塊分離

3 - 脱離軌道的燃燒

4--服務艙分離

5 - 大氣層再入

麥克唐納載人航天器的設計演變

McDonnell 雙子座 SC 3 太空艙

北美阿波羅 Block 2（H任務）北美阿波羅 太空艙 Block 2

阿波羅計劃（Apollo）

阿波羅計劃源於政治上的絕望。約翰-F-肯尼迪總統就任後僅三個月，就發現他的政府受到了對美國領導力和自豪感的兩次打擊的圍困。第一次是在1961年4月12日，蘇聯宇航員尤里-加加林進入地球軌道，成為第一個被髮射到太空的人。第二次發生在不到一週之後，1961年4月17日，由中央情報局訓練的古巴叛亂分子在豬灣上岸，卻被菲德爾-卡斯特羅的部隊擊潰。

肯尼迪需要採取大膽的行動，讓蘇聯人措手不及。1961年5月25日，他在國會發表演講，要求在本世紀末之前為登月提供大量資金。

國會投了贊成票，美國宇航局很快開始了雙子座項目，為了實現肯尼迪奢侈的目標。肯尼迪的講話甚至對一些最高級別的航天局官員來説也是一個晴天霹靂--他們中幾乎沒有人事先對這個決定有任何想法。隨着衝擊的深入，這些工程師和科學家意識到，沒有任何火箭和航天器能夠開始實現總統的承諾。但他們確實為該項目商定了一個名字。他們遵循水星和雙子座的神話趨勢，將登月計劃命名為阿波羅，以紀念希臘最偉大的神--宙斯的兒子。

在任何嚴肅的工作可以開始之前，NASA需要為登月計劃制定基本架構。在1961年和1962年期間，有三個主要概念在激烈競爭中被接受。第一個概念是由沃納-馮-布勞恩博士的團隊在阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心提出的，被稱為直接升空。它需要一個巨大的、尚未開發的名為 “新星 “的火箭，將載着工作人員直接到達月球，着陸，並將他們送回地球。直接升空有強大的支持者，但它的反對者卻因為技術障礙、費用和漫長的開發時間而否定它。相比之下，地球軌道交會技術設想使用火箭將月球模塊發射到軌道上，在前往月球的航程之前將它們組裝起來。這個計劃也贏得了許多支持者（最終是馮-布勞恩本人），因為它提供了較少的技術挑戰和比直接升空更低的成本。

圖例

1 - T = 00:00 發射

2 - T = 2:41 第一級火箭分離（2.756米/秒）

3 - T = 03:17 逃生塔分離

4 - T = 09:12 第二級火箭分離（6.900米/秒）

5 - T = 11:38 進入太空軌道 (7.790米/秒)

最後的候選者遇到的阻力最大。它被稱為月球軌道會合（LOR），起源於美國宇航局蘭利的一位相對默默無聞的結構科學家John C. Houbolt。Houbolt的計劃涉及一個不需要在太空中建造的航天器，因為它飛入軌道時有三個已經連在一起的部分：一個指揮艙、一個服務艙和一個月球登陸器。它還只需要一枚火箭，即土星五號--比直接升空的新星火箭推力較小的助推器，但足以在前往月球之前將多部分的航天器推出大氣層。一旦到達目的地，指揮艙持續圍繞月球運行，而登月艙則自行分離，飛到月球表面，着陸，並承擔其任務。完成後，它從月球表面起飛，並返回與盤旋的指揮艙對接，以便返回家園。

Houbolt的LOR與其他兩個方案相比具有顯著優勢，因為它以較低的成本、較少的燃料和較輕的重量完成了目標。但是它也帶來了一個嚴重的責任，那就是旅行中最容易出錯的部分--登月艙的着陸和從月球起飛，以及隨後與指令艙的對接--發生在離地球386,000公里的地方，如果出現問題，距離太遠，無法進行任何實際救援。

Houbolt在1961年花了很多時間試圖説服NASA的領導人相信他的系統的有效性，其中大多數人充其量是以懷疑的態度對待它。但最終，他嚴格的計算説服了馮-布勞恩和馬歇爾太空飛行中心在1962年6月認可了LOR，之後其他人開始步入正軌。接下來的一個月，行政長官詹姆斯-韋伯支持LOR。

隨着這些爭論的解決，航天局投入到阿波羅計劃的技術挑戰中。北美航空公司贏得了指揮和服務艙的主合同，花了七年時間才完成。其設計團隊很快就意識到了約翰-胡博特的LOR概念的複雜性。指揮艙需要環繞地球，飛向月球，環繞月球，並返回家園在海中降落；維持三名乘客兩週的生命；並與相連的服務艙無縫對接。服務艙需要儲存補給品、生命支持設備、燃料、機動火箭、氧氣，並容納最重要的再入引擎。

阿波羅 Apollo 指令艙 CSM 發展路線

格魯曼 LM H – 登月艙系列

圖例

雙跳再入大氣層

1 - 阿波羅CM（在SM投擲後）。

2 - 阿波羅CM獲得了正確的上升過程

3 - 第一次重返大氣層（11公里/秒）。

4 - 上升階段(高達120公里)

5 - 第二次再入（7.5公里/秒）

圖例

1 - 阿波羅CM進入大氣層

2 - 制動傘打開

3 - 主傘展開

4 - 主傘完全打開

5 - 濺落到海面

登月艙增加了任務的難度。由格魯曼公司製造的登月艙開始得晚，落後於計劃，而且成本高於預期。但它也代表了阿波羅系統最不可缺少的部件，同時也是最容易發生災難性故障的部件。它不僅需要在指揮和服務艙環繞月球時完美地與之脱鈎，然後完全依靠其單一的下降引擎來實現精確、安全的着陸。在月球上，登陸器作為宇航員的行動基地。當離開的時候，登月艙將自己一分為二，將下級留在月球表面，依靠上升級--僅由一個非冗餘發動機提供動力--飛回軌道上的指揮艙。為了實現這些宏偉的目標，格魯曼團隊發現自己被控制、引導和機動性問題所困擾。

作為一個整體飛行的多個航天器帶來了尺寸和重量的長期問題。指揮艙和服務艙的形狀像一個圓柱體，一端是一個圓錐體，另一端是發動機支架。它們長11米，直徑3.9米，有6.2立方米的內部空間。指令艙本身佔整個長度的3.2米。它重14,690公斤。相比之下，登月艙看起來就像一個高大的、帶刺的、四條腿的生物，高約7米，寬和深度為9.4米。登月艙的重量為16,400公斤。

一旦進入地球軌道，航天器需要重新調整自己，以便前往月球。在升空過程中保護阿波羅飛行器的土星五號上面的護罩打開了，然後指揮和服務艙脱離了自己，轉過身來面對仍然嵌入護罩中的登月艙，與之對接，並將其取出。當它飛向月球時，完整的航天器讓人印象深刻，從頭到尾近18米，重達超過31,116公斤。

航天局為阿波羅計劃了12次載人任務。第一次，阿波羅1號，在開始之前就結束了。1967年1月27日，維吉爾-格里森（Virgil Grissom）、愛德華-懷特（Edward White）和羅傑-查菲（Roger Chaffee）在進行發射演練時死於一場火災--電氣短路點燃了太空艙內的純氧環境。在媒體和國會的強烈批評下，NASA在21個月後才嘗試另一次載人飛行。1968年10月的阿波羅7號。這次任務成功地測試了指令艙和服務艙，船員們還練習了將登月艙從土星五號護罩中撤出。1968年12月的阿波羅8號代表了該計劃進展中的一個飛躍，並試圖彌補阿波羅1號之後失去的時間。它首次使用土星五號載人，將弗蘭克-博曼、詹姆斯-洛弗爾和威廉-安德斯成功送上月球環遊。1969年3月的阿波羅9號任務只在地球軌道上飛行，但練習了指令艙和月球艙的分離、會合和對接動作。下一次飛行，即1969年5月的阿波羅10號，宇航員托馬斯-斯塔福德、尤金-塞爾南和約翰-揚飛往月球軌道，並演練了首次登月的飛行計劃。

1969年7月，肯尼迪總統的登月雄心得到了實現，只剩下五個月的時間。但阿波羅11號並非一帆風順。7月20日，尼爾-阿姆斯特朗和巴茲-奧爾德林乘坐登月艙飛往月球表面（邁克爾-柯林斯乘坐指揮艙在軌道上運行），阿姆斯特朗在意識到指定的着陸點看起來岩石太多，無法安全着陸後控制了登月艙。他在這片土地上搜索了一段時間，在下降引擎的推進劑只剩下2%的情況下，他找到了一個地點並着陸。然後兩人走了出來，花了兩個半小時收集了近21.75公斤的地質樣本，並返回登月艙與柯林斯會合，開始了回家之旅。（根據最新的資料，很有可能第一次登月是失敗的，但是為了面子，造假了，以後幾次才真的登月成功了。）

下一次登月任務（1969年11月的阿波羅12號）進展順利，但1970年4月的阿波羅13號幾乎以災難告終，在對服務艙的2號氧氣罐進行例行的機械攪拌後，一場爆炸幾乎使航天器喪失了能力。宇航員們撤退到登月艙，在那裏他們在寒冷、飢餓和不眠不休中等待着繞月飛行，然後返回家園。他們面臨着一個非常有問題的再入過程，只有一個近乎完美的軌跡才能防止太空艙穿透地球的大氣層。1970年4月17日，宇航員們在南太平洋安全着陸。

其餘的阿波羅飛行（編號14、15、16和17，分別在1971年2月和7月以及1972年4月和12月）沒有發生重大事故（除了在阿波羅16號的着陸過程中約翰-楊和查爾斯-杜克下降到月球時發生了 “波折”）。在最後的三次航行中，由波音公司和通用汽車公司製造的3.1米的月球車使宇航員的機動性大大提高，並有能力在更遠的地方尋找和運輸岩石和土壤樣本。

最後，阿波羅計劃如肯尼迪總統所希望的那樣成功了。它仍然代表着也許是太空時代的最大成就。但是它也付出了沉重的代價，即三名阿波羅1號宇航員的生命。它也為美國宇航局未來的任務設定了一個不可能成功的標準。