從1958年12月17日艾森豪威爾宣佈啟動水星計劃以來，到1969年，已經整整過去了十年。這十年裡，美國為登月已經付出了巨大代價，不但投入巨大的資金和人力，還發生了慘痛的人員傷亡事故。但是隨著阿波羅10號繞月飛行併成功返回，原來的失敗都變得不再重要。
現在他們都只關心一個問題，第一個隨阿波羅11號踏上月球的人，會是誰？
阿波羅11號乘員組
從左至右:
尼爾·奧爾登·阿姆斯特朗（NeilArmstrong），指令長
巴茲·奧爾德林（BuzzAldrin），登月艙駕駛員。
邁克爾·科林斯（MichaelCollins），指令/服務艙駕駛員。
1 發射升空
阿波羅11號飛船登月飛行定於1969年7月16日發射。發射現場吸引了超過一百萬的人群，而全世界圍在電視機前等著觀看現場直播的觀眾人數達到了創記錄的六億人。當時在位的美國總統尼克松也在白宮橢圓辦公室裡觀看了現場直播。
搭載阿波羅11號的土星5號火箭於美國當地時間1969年7月16日9時32分（UTC時間13時32分）在肯尼迪航天中心發射升空。
阿波羅11號發射
發射12分鐘後飛船進入地球軌道，飛船在環繞地球一圈半後，第三級子火箭點火，使飛船加速並進行月球轉移軌道射入（Translunar injection, TLI)，讓阿波羅11號進入地月轉移軌道。
30分鐘後，指令/服務艙從土星5號分離，並旋轉180°與第三級火箭內的登月轉接器（Lunar Module Adaptor）中的登月艙連接。然後完整的阿波羅11號飛船沿過渡軌道飛行2.5天后開始接近月球，由服務艙的主發動機減速，使飛船進入環月軌道。
完整的阿波羅11號飛船示意圖
在環繞月球的過程中，三名宇航員在空中辨認出了計劃中的登月點。
阿波羅11號的計劃的登陸點在靜海（Mare Tranquillitatis）南部，在Sabine D環型山西南20公里處。這個登陸點整體地勢比較平整，不會給降落和艙外活動帶來太多困難。
阿姆斯特朗和奧爾德林提前進入登月艙，為最後登陸月球做準備。
2 登月艙著陸
1969年7月20日18:11（UTC時間），當飛船在月球背面時，呼號為"鷹號"的登月艙從呼號為"哥倫比亞號"的指令艙中分離。
科林斯獨自一人留在"哥倫比亞"上。他的任務是留在指令艙中並繞月球環行，並在以後的24個小時中監測控制中心與鷹號之間的通訊。如果鷹號發生了意外或者不能夠從月面起飛的話，科林斯就只能獨自一人返回地球。
阿姆斯特朗和奧爾德林兩人則開始操作鷹號進入著陸流程，他們啟動了鷹號的推進器並控制登月艙下降。
然而，就在他們向月面降落時，登月計算機過載故障警報開始響起。
故障最終導致鷹號在下降軌道中多飛了4秒，離計劃中的登月點偏離了若干公里遠。位於休斯頓的飛行控制指揮官史蒂夫·貝爾斯（Steve Bales）得知情況後，並沒有終止計劃，而是 "憑著直覺"命令阿姆斯特朗繼續嘗試登月。
由於飛過了預選著陸區，燃料快就要耗盡的鷹號正處在一塊岩石和一片硬地之間。阿姆斯特朗從計算機手中接手了登月艙的控制權，並找到了一處適合著陸的地方，成功駕駛登月艙穩穩地降落在月球上。
登月艙著陸想象圖
準確的登陸時間是1969年7月20日下午4時17分43秒(休斯頓時間)。
休斯頓飛行控制中心內鴉雀無聲，大家都在靜靜地等待著。
終於，他們聽到了阿姆斯特朗的聲音："休斯頓，這裡是靜海基地。'鷹'著陸成功。"飛行控制中心頓時爆發出一陣熱烈的歡呼聲。在登月艙裡，阿姆斯特朗和奧爾德林把手伸過儀表盤，默默地握了一下。
後來發現，登月過程中的程序警報是"執行溢出"，溢出的原因是登月艙的對接雷達在降落時沒有關閉，使計算機仍然監視並不需要使用的雷達，從而超出了其運算能力。
而由於在緊急關頭的一句"繼續"，史蒂夫·貝爾斯後來獲得了一枚總統自由勳章。
阿波羅11號飛行控制官：史蒂夫·貝爾斯
降落後不久，在艙外活動的準備工作開始之前，奧爾德林通過無線電向地球念道：
"這裡是登月艙駕駛員。我想利用這個機會讓所有正在聽的人，不論他們是誰或在哪裡，靜下來，回顧一下過去幾小時所發生的一切，並以他或者她自己的方式表示感恩。"
而作為共濟會的成員，奧爾德林接下來進行了聖餐禮。為了避免不必要的麻煩，他對外隱瞞了這一事實。
3 登上月球
降落後，二人在艙內進行了休息和出艙前準備，六個半小時後，也就是1969年7月21日2點56分(UTC時間)，阿姆斯特朗扶著登月艙的階梯踏上了月球，隨後說出那一句名言：
"這是我個人的一小步，但卻是全人類的一大步(That's one small step for a man, one giant leap for mankind.)。"
靜海基地的腳印
出艙後，阿姆斯特朗先是對阿波羅11號登月艙進行了拍攝，接著進行了應急土壤採樣。然後，用電視攝像機完成了一次全景拍攝後，將攝像機安裝在了距登月艙12米(40英尺）遠的三腳架上。
奧爾德林隨後踏上月球表面並測試了包括雙腳跳在內的幾種在月球表面走動的方法，發現跨步跑是月面活動中最方便的方式。
在月球上安放美國國旗之後，宇航員們與美國總統理查德·尼克松通了電話，這次電話交談被尼克松稱為"從白宮打出的最具歷史性的電話"。
宇航員們在月球表面安放的科學實驗組件，其中包括一臺被動式地震儀和一臺激光測距反射鏡。阿姆斯特朗在距離登月艙120米的位置對東部環形山的邊緣進行了拍照，奧爾德林取出了兩根巖芯並進行了岩石標本收集。
在月面上的兩個半小時左右的時間裡，宇航員們 除了放置了許多科學儀器外，還留下了：一面美國國旗和一個紀念牌（安置在登月艙下降級爬梯上）。紀念碑上畫有2幅地球的圖像（東半球和西半球）、題字、宇航員的簽名和理查德·尼克松的簽名。
紀念牌上的題字為：公元1969年7月，來自地球的人類第一次登上月球，我們為全人類的和平而來。
阿波羅11號登月艙和放置在月球上的實驗組件
4 離開月面
月面活動結束後，奧爾德林先爬進了登月艙，阿姆斯特朗留在外面。兩人配合用滑輪裝置將拍攝的膠片和裝有21.55公斤月面樣本的盒子運進了登月艙。之後 ，阿姆斯特朗也進入登月艙。
為了減輕登月艙上升級的重量，兩名宇航員在轉換到登月艙上的生命保障系統後，將宇航服上的PLSS（便攜式生命保障系統）揹包、月面套鞋、相機和其他一些設備拋棄在月面上。
在進入客艙後又發生了意外。奧爾德林不小心碰壞了用於解除上升級主發動機保險的開關。最初人們擔心沒有這個開關將無法點燃引擎，可能需要宇航員更改線路啟動引擎，如果失敗則可能讓他們困在月球上無法返回。不過萬幸的是，他們用一個圓珠筆打開了開關。
在休息了約7個小時以後，指揮中心叫醒了兩名宇航員並指示他們進行回航準備。又過了兩個半小時，在UTC17：54時，他們乘坐鷹號上升級離開月面返回繞月軌道與指令倉哥倫比亞號上的指令倉駕駛員邁克爾·柯林斯會合，隨他們返回的還有21.55公斤的月面樣本。
在與哥倫比亞號會合之後，鷹號登月艙被拋棄並留在繞月軌道上。據國家航空航天局報告稱，鷹號的軌道逐漸降低最終在"某一地點"與月球相撞。
登月艙上升級上的影片記錄顯示，在起飛階段時，美國國旗被上升發動機噴出的氣體猛烈吹動，根據奧爾德林的說法，國旗最終被吹倒。
在阿波羅11號之後所有登月飛船放置在月面上的美國國旗都至少離開登月艙100英尺，以避免被上升發動機吹倒。
7月23日，在降落前夜，三名宇航員進行了一次電視直播。
柯林斯對所有參與阿波羅計劃的人表示了感謝。奧爾德林說這象徵了人類對未知世界探索的求知慾.並引用了聖歌中的一句話：
When I consider the heavens, the work of Thy fingers, the Moon and the stars, which Thou hast ordained; What is man that Thou art mindful of him?
阿姆斯特朗總結道："這次飛行的責任是歷史付與的、是科學先驅們付與的責任、是美國人民的意志賦予的、是四個部門和他們的委員會付與的、是製造了火星火箭、哥倫比亞號、鷹號和艙外活動單元，包括宇航服和揹包，也就是我們在月球上的小飛船，是製造了他們的公司與產業團隊賦予的。我們感謝建造、設計、實驗了飛船併為之付出努力併發揮才智的所有美國人，今晚，我們特別感激他們。願上帝保佑所有收聽收看我們直播的人，這裡是阿波羅11號，晚安。"
5 返回地球
宇航員們於1969年7月24日返回地球，並受到了英雄般的歡迎。他們的降落點為北緯13度19分，西經169度9分，維克島以東2660公里（1440海里），或約翰斯頓環礁以南380公里（210海里），距回收船大黃蜂號24公里（15英里）。
在降落約一小時後，宇航員們被回收直升機發現。宇航員們出艙後即進入了一個用做隔離設施的拖車。尼克松總統親自登上了回收船歡迎宇航員返回地球。
漂浮在海上的阿波羅11號指令艙
為避免從月球帶回未知病原體，阿波羅11號的乘員在返回地球后被隔離了3周。其中在拖車中隔離一週，在房間隔離兩週。
1969年8月13日，宇航員們終於離開了隔離區。美國民眾舉行了盛大的遊行來歡迎他們的航天英雄，紐約、芝加哥和洛杉磯等多地都舉行了慶祝遊行。總統尼克松和副總統斯派羅向每位宇航員頒發了總統自由勳章。許多國家都為慶祝這一次人類登月發行了紀念郵票或紀念幣。
1969年9月16日，三名宇航員在國會山舉行的參眾兩院聯席會議上發表演講，他們向眾議院和參議院分別贈送了一面隨他們登月的美國國旗。
6 阿波羅12-17號
阿波羅11號成功登月之後， 美國並沒有停下載人登月的腳步。從1969年11月至1972年12月，美國相繼發射了阿波羅12、13、14、15、16、17號飛船。其中除阿波羅13號因服務艙液氧箱爆炸中止登月任務外，另外5次均取得成功，前後共有12名宇航員均登月成功。
為了趕上美國的步伐，美國熱熱鬧鬧登月這幾年，蘇聯一直在搗鼓一個東西，就是能源N-1火箭。這是蘇聯準備用來對標土星V的大推力火箭，登月全得靠它。然而由於發動機技術不過關，蘇聯的能源火箭在這三年裡4發4炸。隨著蘇聯的國內經濟越來越困難，不得不暫時放棄了登月的念想。
N1火箭：由於製造不了大推力發動機，一級火箭需要30臺發動機才能達到工作需要的推力
最後要說的是，阿波羅13號雖然登月失敗，但是關於它的傳奇故事，更是值得大書特書！
Houston, we have a problem
阿波羅13號電影海報
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