由于飞船的自转，飞船里的时间概念和地球上的也不相同。但是，人们所说的日、时等仍按地球上的概念。因此，飞船上的活动一方面按预编进度表由电子计算机控制的时钟来安排进行；另一方面，由地面控制人员进行严格控制，起床、睡觉、吃饭等都按地面控制人员下达指令来进行。
自从出发以来，宇航员除了途中小憩片刻外，一直在紧张地工作。特别是飞船进入奔月轨道后，顺利解决了登月舱调换位置的关键问题。3个人都觉得松了一口气。该脱去宇航服休息了。这时，火箭发动机已停止工作，飞船完全靠惯性向前飞去。柯林斯打开自动导航装置来监督飞行。休斯敦控制中心指示他们吃完晚饭后，于当天晚上23时30分开始睡觉。宇宙飞行的第一夜，指令长阿姆斯特朗和柯林斯都睡了7小时，奥尔德林睡了5个半小时。
他们都没有吃安眠药，能睡得这么好，真不愧是用计算机精挑细选出来的沉着、冷静的人。
7月18日清晨，在休斯敦控制中心的呼叫声中，宇航员们迎来了奔月飞行的第二天。
发射后的25小时5分30秒，“阿波罗11号”飞到地球和月球的正中间，离地球约19万千米时，速度减到每秒1.56千米。还剩下一半的路程，可是还需要加倍的时间。
第二天，最重要的工作是修正轨道。“阿波罗11号”飞船在奔月轨道上进行。由于地球引力越来越小，月球引力越来越大，飞船飞行的实际轨道和速度同设计计算的会产生微妙的偏差。如果不纠正这种偏差，就很难抵达月球。为了修正轨道，必须暂停飞船的自转，通过装在服务舱上的火箭发动机的喷射，修正飞船的航向。经过1小时40分钟的轨道修正，轨道偏差减小到每秒0.15米以下，“阿波罗11号”又重新开始自转飞行了。
这天晚上17时32分，“阿波罗11号”飞船向地球传送了电视实况转播。
这次实况转播的时间是34分钟，宇航员向地面详细介绍了指令舱内的情况。3名宇航员已完全适应了失重飞行，他们都轻松愉快。电视屏幕出现了他们清晰的身影。
“休斯敦，我们很愉快，船内虽然有三个人，但还很宽敞，船内物质丰富。
瞧，有咖啡、咸肉，还有水果、果汁。”阿姆斯特朗向观众介绍着他们的宇航食物。不过，最精彩的莫过于他们表演的烹调术了，只见他取出一袋食品，剪开一端，注入滤去空气的热水，泡了近10分钟，这就是他们的“焖鸡”。
柯林斯在飞船的仪表架前慢慢地上下飘浮，表演着各种失重的“舞蹈”；奥尔德林则向电视观众解说了星图。
3名宇航员的精彩表演令全世界的观众兴奋极了。
播完电视，吃完晚饭，3人又做了体操，并在再次接受了地面控制中心医生进行的脉搏遥测检查后，他们终于结束了第二天忙碌的工作，3人先后进入了梦乡。
美国无人探月之旅
在执行“水星计划”和“双子星座计划”的同时，美国又向月球发射了多个探测器，收集月球表面的环境数据，为“阿波罗”登月寻找合适的着陆场址等。
像苏联的月球探测器一样，美国的月球探测器也是以系列的形式出现的。
美国的第一个月球探测器系列是1961年8月23日至1965年3月24日发射的“徘徊者”1—9号。
“徘徊者”探测器外形酷似一只蜻蜓，本体高2.5米，粗1.52米，从1961年8月到1965年3月共发射9个，各重300—370千克。探测的任务是在月面硬着陆前逼近月球拍摄照片，测量月球附近的辐射和星际等离子体等。
“徘徊者号”探测器采取地—月轨道，中途校正一次轨道，轨道机动姿态指向精度为3毅。探测器第一次采用模块结构技术。探测器带有电视摄像机、发送和传输装置、酌射线分光计等设备。
“徘徊者”1—6号的试验都因故障而失败。“徘徊者”7—9号都装有电视发射系统，各有6台摄像机，其中2台摄像机装有广角镜头。
1964年7月28日，“徘徊者7号”成功地在月球云海硬着陆，在撞到月球之前拍摄到4308张照片。其中最后的那些图像是在离月面只有300米处拍摄的，显示出月球上一些直径小至1米的月坑和几块不到25厘米宽的岩石。
1965年2月17日和3月24日发射的“徘徊者8号”和“徘徊者9号”，都在月球上着陆成功，分别拍回7137张和5814张清晰的月球照片。
美国的第二代月球无人探测器系列是“勘测者”探测器，从1966年5月到1968年1月，美国共发射7个“勘测者号”月球探测器。“勘测者”探测器的主要任务是进行月面软着陆试验，探测月球并为“阿波罗号”飞船载人登月选择着陆点。除2号和4号外，其余都在月面软着陆成功。
“勘测者”的主要仪器和设备有电视摄像机、测定月面承载能力的仪器、月壤分析设备和微流星探测器。3号和7号还装有月面取样用的小挖土机，可掘洞取出岩样进行分析；5—7号都带有扫描设备，用以测定月壤化学成分。
“勘测者”有3只脚，总重达1吨。
1966年5月30日，美国发射“勘测者1号”，一举成功。经过64小时的飞行，“勘测者1号”成功地在月面的“风暴洋”地区着陆，成为美国第一个在月球软着陆的探测器。“勘测者1号”向地球发回11150张黑白月面照片。
虽说比苏联晚了四个月，但这说明，美国也掌握了月球着陆技术，而且是一举成功。这也多少为美国挽回了一些面子。
1967年4月17日发射的“勘测者3号”是美国第一个装备月球取样设备的探测器，它同样着陆于“风暴洋”，按地面指令用1.8米长的机械手挖了4.5米深的坑，掘出岩样，供给月壤分析器分析，测出了月海表面的硬度，证实了月海表面一点都不影响飞船着陆。
它还发回了6300张照片。
1967年9月8日发射的“勘测者5号”在“静海”着陆，首次测定了月壤的化学成分：氧占58%，硅占18%，此外还有硫黄、铁、钴、镍、铝等元素。
分析表明，这和地球上玄武岩的成分非常相似。玄武岩是由火山喷出的岩浆凝固而成的。因此人们推测出，月海是由月球内部喷出的不黏稠易流动的熔岩填补低洼处而形成的。
接着，“勘测者6号”又于1967年11月着陆在“中央河口”地区，并进行了启动火箭升空3米的试验。从而再次确认了月球表面是相当坚硬的，并非堆积着灰尘。测得的理化指标证明，月表足以支撑载人登月飞船的重量。
1968年1月，“勘测者7号”在迪科山附近着陆，传回了21000余张月陆照片，并利用来自地面的激光，测定地月间的距离，这次测定精确到15厘米范围。
至此，美国的“勘测者”号探测器计划胜利结束。
经过这一系列的无人探测之后，月球的庐山真面目显露出来了。
1966年8月10日至1967年8月1日，美国又发射了5个“月球轨道器”（LunarOrbiter），其主要目的是在绕月轨道上拍摄月球表面的详细地形照片，为“阿波罗”飞船选择最安全的着陆点。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，它们对月面99%的区域进行了探测，拍摄了大量高分辨率的月球表面照片。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。同时，它们还获得许多月球表面的放射性、矿物含量和月球引力场等有用数据。
根据月球轨道器拍摄的照片资料，美国选择了8个候选登月区，绘制了1颐4800的月球地形图。
至此，美国对月球的探测已经很全面。载人登月已经到了万事俱备、只欠东风的程度，载人登月的主角———“阿波罗”飞船终于要出现了。
踏上月球
月亮，远在天边，近在眼前。由于它是距离地球最近的星球，所以成为人类最期盼踏上的地球外的“国土”。
苏美两国早在20世纪50年代末就开始了登月的计划。从1961年4月至1970年6月，苏联成功发射了6艘“东方号”飞船、2艘“上升号”飞船和8艘“联盟号”飞船，从载1人到载3人，共把25名宇航员送上了天。美国从1961年5月至1966年11月也发射成功了6艘“水星号”飞船和10艘“双子星座号”
飞船，共把26名宇航员送到地球轨道上飞行。下一步，人类就要会见到那位披了千万年神秘面纱的月亮女神了。
人类向月球的进军，经历了几个阶段。首先是打开通往月宫的道路；二是探明月面的情况，然后试验环绕月球的飞行；最后让宇航员登月考察。
1959年1月2日，苏联发射了“月球1号”探测器，它带有探测月球的仪器，途中飞行顺利，但却没有命中月球，仅从距月球表面约7500千米之处擦身而过。同年3月3日，美国也向月球发射了“先锋4号”探测器，它从离月球更远的59000千米处飞过。
这一年的9月，苏联又发射了“月球2号”探测器，在9月14日击中月球，成为月球上的第一个人造物体。10月，苏联的“月球3号”探测器又绕到了月亮背面首次拍下了月球背面的照片。
1964年美国发射的“徘徊者7号”探测器也撞到了月球上。撞击前，它的6架电视摄像机成功地拍摄了4316张月面的近景图像，比地面上最好的天文望远镜观察到的要清晰2000倍以上。这些图像显示了直径只有一米左右的坑穴和25厘米大小的岩石。“徘徊者8号”“徘徊者9号”也分别拍到了月球正面静海、云海地区的照片15000多张。这些资料说明，月球上许多地区很平坦，飞船可以降落。
到了1965年，飞往月球的天路基本探察清楚了，下一步就要看飞船能不能在月面降落了。
以前，人们分析月面上由于流星的冲击可能会有很厚一层浮尘，人踏上去可能会像踩到泥潭里一样陷下去，实际上是不是这样呢？科学家们又开始进行不载人的飞船在月球上软着陆的试验。所谓“软着陆”，就是不生硬地砸上去，而是靠逆喷火箭逐渐减小探测器的飞行速度，慢慢地降落在预定地点上。
1966年1月31日，苏联发射了“月球9号”，它经过79小时的飞行，在月球风暴洋中软着陆，传回了月球局部地区的第一批岩石和土壤照片27张。接着美国也于1966年5月30日发射了“勘测者1号”，也在风暴洋上软着陆，发回图像11150幅。至1968年1月，美国又先后发射成功“勘测者3号”“勘测者5号”“勘测者6号”“勘测者7号”，均在月面软着陆，共发回图像75660幅，同时还做了月球的土壤分析。
探测器的软着陆成功，证明月面是坚实的，飞船降落不会深陷下去，宇航员也不必穿上特制的防陷雪鞋，从而扫除了登月的疑虑。
为了寻找登月舱在月球上最安全的着陆点，美国还发射了5艘月球轨道环形器，从环绕月球赤道到月球两极，拍摄了99%月面的情况，最后选定了5个最佳降落点，它们是中央湾一处、静海两处、风暴洋两处。
万事俱备，只欠东风。美国从1961年5月开始实施的“阿波罗”登月计划开始上演更激动人心的一幕了。
“阿波罗”是古希腊神话中太阳神的名字，他和月亮女神阿尔特米斯是双胞胎，所以美国用“阿波罗”作为登月计划的名字。其登月方案是，用“土星5号”巨型运载火箭把载有3名宇航员的“阿波罗”飞船送离地球；飞船通过轨道转换变成绕月运行；然后从飞船上发出一个登月舱，徐徐降落在月面上，送2名宇航员上月球探察；飞船仍由1名宇航员驾驶作绕月飞行；等探月任务完成后，再发动登月舱与飞船会合，一起返回地球。
“土星5号”是一种三级液体火箭，全长110.6米，相当于36层大楼那么高，直径10米，起飞质量2840吨，它是美国最大的运载火箭，能把100吨的卫星送上地球轨道，或把50吨重的飞船送上月球。1967年11月9日进行飞行试验，将不载人的“阿波罗4号”飞船送上地球轨道，此后不到两年时间，就破天荒地把载人登月飞船送上了月球。
“阿波罗”飞船由指令舱、服务舱和登月舱三部分组成，每次载3名航天员，登月飞行结束后，返回地球的只有指令舱和3名航天员。指令舱呈圆锥形，高3.23米，底面直径3.1米，像一辆旅行汽车大小，发射质量约5.9吨，返回地面时要丢弃辅助降落伞等物，这时质量只有5.3吨。服务舱附在指令舱下端，呈圆筒状，直径3.9米，高7.37米，舱重5.2吨，装上燃料和设备后重25吨。登月舱接于服务舱下面，第三级火箭顶部的金属罩内，它分下降段和上升段两部分，总长6.79米，4只底脚延伸时直径为9.45米，重4.1吨，如果包括燃料则重14.7吨。下降段还装有考察月面的科学仪器，下降段在上升段飞离月面时起发射架作用。
在人类正式登月前，“阿波罗”1—6号飞船进行了6次不载人的近地轨道飞行试验；7—9号飞船完成了3次载人模拟登月飞行；10号飞船进行了载人登月预演。正式登月的时机成熟了。
1969年7月16日，星期三，一个万里无云的好日子，美国东部时间9时30分，“土星5号”火箭一阵狂吼载着“阿波罗11号”飞船徐徐升上太空。
成千上万名赶到肯尼迪航天中心来观看发射的人激动无比，一时间，帽子、手杖、眼镜、钢笔都被抛上了天空，人们发狂般地跳跃喊叫，“上去了！上去了！”声音震耳欲聋。远在华盛顿电视机旁的尼克松总统高兴地宣布：四天之后为月球探险的全国共庆日，并提议那天全国放假一天。
三天后的7月19日下午，飞船到达月球上空，驾驶长柯林斯完成最后的、不允许出现丝毫偏差的轨道调整，使它在月面上空15千米处绕月飞行。7月20日，宇航员阿姆斯特朗、奥尔德林登上了名叫“小鹰”的登月舱，从飞船中脱开，随着制动减速火箭，“小鹰”沿曲线轨道徐徐下滑平稳地降落在月面上。
晚上22时56分（格林尼治时间7月21日4时56分）阿姆斯特朗从登月舱的梯子上爬下，踩上了月球的土地，19分钟后，奥尔德林也踏上了月面。他们在月球上插上了一面美国国旗，并留下了一块金属纪念牌、上面写道：“公元1969年7月，来自行星地球上的人首次登上月球，我们是全人类的代表，我们为和平而来。”
月面上荒漠冷寂，到处是陨石砸出的大大小小的坑穴，能否像飞机那样返回地面，技术上有没有把握，所以它一开始进行的试验不是升天而是返回。
踏上月球后，人类的特殊感受
月球的物理性质与地球不同，人在月球上会有许多与众不同的特殊感受。