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视野有限，给月球着陆过程中航天员对着陆地点的观察造成了极大的困难。此外，窗口过大，重量也大，侵占了其它设备的重量。因此，最终的设计是让航天员站着，眼睛靠近窗口向外观察，这样既扩大的视野，又使窗口大大减小。

火箭专家冯·布劳恩领导的马歇尔航天中心设计了把阿波罗飞船系统送入太空的运载火箭——土星5号。组装完毕的土星5号火箭，高111米，总共有三级，装满推进剂和阿波罗的重量超过2　913　423千克，其中推进剂的重量就占了90％以上。土星5号火箭的箭体结构采用一种超薄的、但极为坚固的铝合金。这种合金令火星5号任何部位的外壳厚度都不超过厘米，极大的减轻了箭体的重量。

登月计划：阿波罗号登月过程（图）

1969年7月20日，人类首次登上月球

阿波罗计划的登月过程由于涉及到不同星体间轨道的转移，所以它的过程比一般地球轨道的飞行都要复杂。土星5号第一级把火箭提升到62千米的高度，推进剂全部耗尽，从箭体上脱离，令火箭的重量减轻了3/4。之后二级火箭点火，升空9分钟后，二级火箭在174米的高度脱落。此时三级火箭短暂点火，将火箭送入190米的近地轨道。在检查完所有的主要系统后，航天员会再次点燃三级火箭使飞船飞向月球轨道。

在飞向月球轨道的过程中三级火箭燃烧了所有推进剂。在抛弃三级火箭前指令…服务舱会与火箭分离，然后尖端翻转，使其尖端对着火箭中登月舱的上部，然后指令…服务舱与登月舱顶端的对接结合器连接起来，完成对接。这时航天员在确认对接完成后，才抛弃三级火箭。

进入月球区后，要进行减速机动，使飞船保持在月球轨道上运行，通常这个减速机动是在月球背对地球的一面发生的，航天员无法从地球上获得任何信号的帮助，所以该机动队航天员的安全来说是至关重要的，如果减速失败，那飞船注定要飞过月球，无法返回地球。如果减速成功，飞船就进入了月球轨道。

经过一段时间的登月准备，指令…服务舱内的三名航天员中有两名通过与登月舱的对接通道，进入登月舱，另一名仍负责驾驶指令…服务舱。登月舱与指令…服务舱分离后，登月舱下降段的发动机会打开片刻，使登月舱进入较低的轨道，这一轨道称为下降轨道。在下降轨道的低点，大约14千米的高度，登月舱再次加力，消除向前的速度，脱离下降轨道，向月球表面下落。最后航天员操纵登月舱发动机，实施减速，进行软着陆。

寻找着陆点在登陆过程中是最困难的，因为飞行计划中虽然会预定一个大概的着陆区域，但至于这一区域的具体情况，航天员事先并不知道，而且月球表面没有明显的参照物，就给航天员寻找合适的着陆点造成困难。要想安全的降落在月球表面绝不是一件轻松的事。

第一个登上月球的阿波罗11号在登月舱即将着陆之际，才发现预定的着陆点是一个里面散布着巨砾的大坑，在最后关头航天员阿姆斯特朗冷静地操纵登月舱，用了大约19秒避开大坑，降落在离预定着陆点4英里远的地方。登陆时燃料箱中剩余的推进剂仅够再维持30秒。

航天员在月球表面完成任务后返回登月舱，启动上升段的发动机，乘上升段返回月球轨道，而下降段则留在月球上，这样就减少了发动机所需的能量。上升段在月球轨道上与指令…服务舱会合对接，之后航天员进入指令…服务舱开始返回地球。在实施进入地球轨道的机动前，阿波罗飞船要先抛掉登月舱上升段，然后启动服务舱的发动机，开始返回地球轨道的反向加力。进入返地轨道后，飞船实质上是在经历3天太空中的下落运动，进入外围大气层前，指令舱与服务舱分离，指令舱开始返回地球。

登月计划：登月的准备和实现（图）

阿波罗16号飞船指令长在月球插上美国国旗

对于阿波罗计划这样引人注目、影响深远的工程，最关键的问题是保证航天员的安全。对此，NASA的技术人员不仅细致地设计和论证了整个方案，还通过大量实验来保证登月的万无一失。通过实验，不断地发现问题、修改方案、再实验，直到把问题隐患全部排除。从1960年到1969年，前后约10年时间，美国在各种实验中严密地验证了从发动机到运载火箭、从分系统到整个飞船的各方面问题。

为了支持登月计划，了解月球表面的情况，NASA还执行了三项辅助计划：徘徊者号探测器计划，勘测者探测器计划，月球轨道器计划。