最初两艘双子星座飞船的飞行，并不载人，目的是对大力神2型火箭和双子星座飞船进行飞行试验。1号于1964年4月8日发射入轨，2号于1965年元月发射入轨。两次无人驾驶飞船的发射和重返大气层的试验，表明火箭性能稳定，飞船能耐住返回地球的考验。
1965年一共发射入轨了5只双子星座太空船，主要是为了逐渐延长飞行时间。“水星计划”的最长飞行时间是一天半，而双子星座4号就延长到4天，双子星座5号飞行了8天，到7号，延长到了14天，在当时，这是惊人的记录。这表明，人类完全可以耐受前往月球的长时间太空飞行。
此外，1965年双子星座载人飞行还试验了宇航员外出到太空漂游及太空船编队飞行。1965年6月3日发射的4号飞行了4天，绕地球62圈。飞第二圆时，怀特利用喷枪喷气推力，在舱外太空里作了20分钟的“漫步”,在太空里聊天、说笑和掠来掠去地拍照。太空“漫步”,除了试验宇航员在太空中的工作能力外，还对宇航服的安全性进行试验。
第一次编队飞行是由6号和7号实现的。1965年12月4日，以飞行两个星期的长时间为目标，将7号射入轨道。宇航员是鲍曼和拉斐尔。11天后，即12月15日，又成功地将6号射入轨道。发射后6小时，6号飞了4圈，距离7号只有30米远了。随后，6号飞船逐渐接近了7号，最近的接近距离为1米，两艘飞船的宇航员可以通过窗口相互看清对方的面孔。在以后的5个半小时里，两只飞船保持数米距离，编队飞行，绕地球4圈。第二天，6号先返回地面，7号继续完成了飞行14小时的目标，而后返回地球。
1966年，又成功发射了5号双子星座飞船，侧重于试验宇航服和会合时对接技术以及宇航员操纵飞船的本领。
1966年3月16日，先发射了无人飞船“阿金那B”进入轨道，然后又将双子星座8号送入轨道，宇航员是阿姆斯特朗和斯科特。
8号一进入轨道，就去追“阿金那B”飞船，飞了4圈后，终于接近了它。在宇航员的操纵下，8号的突起的鼻部成功地插入“阿金那B”的对接口里，首次对接获得成功。可是，联接不久，8号的姿控小火箭的一支错误地点火，急速地喷射气流，使得飞船乱跳乱转起来。
接到地面返航命令后，阿姆斯特朗镇静地设法将飞船与“阿金那B”分开，而后成功地返回地球。他们在太空里飞了不到一天时间。
1966年6月3日发射9号飞船入轨，宇航员是斯塔福德和塞尔南，他们驾驶飞船用三种不同方法和一个目标会合，没有能进行对接试验，因为目标的对接口没有从保护罩中露出来。在返回地球前，6月6日，塞尔南在太空“漫步”了128分钟，以试验宇航服的可靠性和人在太空中的活动能力。
1966年7月18日，约翰·扬和柯林斯乘10号飞船作了三天飞行，他们先与自己的目标靶“阿金那B”会合，又追上8号的目标靶，与之会合。最后，他们和自己的“阿金那B”实现了对接。这次飞行中，柯林斯先后两次出舱，共活动了87分钟。
1966年9月12日发射入轨了11号飞船，宇航员是康拉德和戈登，他们飞了近三天时间。
他们先和一只“阿金那”对接，然后开动了“阿金那”上的主火箭发动机，将对接体推进到更高的轨道。戈登出舱活动了44分钟，又打开舱盖130分钟。
最后一次发射的双子星座飞船12号是1966年11月11日进入轨道的，先进行了会合对接试验，而后奥尔德林出舱活动了149分钟，又两次打开舱盖，半露出身体在太空中进行照相。这样，奥尔德林露在太空中的时间有5个半小时。
双子星座计划是阿波罗计划的一个分方案，10次载人飞行都完成了各自的飞行目的，考验了人在太空中行走和长时间飞行的耐力，试验改进了宇航服。同时，也考验了地面设施和宇航工程管理队伍，这些是阿波罗计划的精彩一页。
5.“土星-阿波罗”的研制
美国宇航局为了“阿波罗”登月计划，研制了“土星5号”大型运载火箭和第三代载3人的飞船“阿波罗号”.
“土星5号”火箭是冯·布劳恩为首的马歇尔太空中心的技术人员们研制成的三级运载火箭。“阿波罗”飞船就安装在它的顶端。发射前，在飞船顶上再安置一个紧急脱险火箭。这样，“土星-阿波罗”总长就达111米，相当于25层楼房那样的高度，比一个足球场还长25米。
“土星5号”火箭于1967年11月9日进行了第一次飞行试验，取得了成功。三节火箭都按时点火，当第三级火箭停止燃烧时，即发射后11分钟，安放在“土星5号”顶上的无人阿波罗太空船模型便围绕地球飞行了，这次试验飞行，同时检验了指令舱重返大气层时的防热措施的可靠性。
因此，到1967年底，“土星5号”火箭已作好发射“阿波罗”登月飞船的准备。
第一次载人飞船“阿波罗1号”的试验是1967年1月27日在卡纳维拉角进行的。这次，飞船安装在72米高的“土星1B”火箭的顶上。火箭没有加注燃料，也不准备发动它。
因为只对飞船作地面静态试验，模拟整个发射过程。执行试验任务的宇航员是怀特、查飞和葛里森，后者曾驾驶过“水星”和“双子星座”飞船。
那天下午，宇航员们身着太空服进入了“阿波罗1号”飞船，舱口密封后，座舱里加注了三分之一大气压的纯氧。下午6点半，进行倒计数时，突然飞船内起火了。
先是从宇宙飞船里传来“失火了吗？有焦味！”的话。两秒钟后，怀特猛叫：“舱内起火了！”.过了3秒钟，又传来：“舱内起大火了！”以后的7秒钟内，燃烧噪音和人的模糊不清的呻吟声不断自电波传来，最后查飞高喊：“身上着了，快救我们出去呀！”可是，无论从里边和外边，都无法打开舱门。
3名宇航员就样被大火烧死了。
事后，查明了事故原因，原来是电火花引起的灾难，电路设计不合理，电线乱接，易产生电火花，引起舱内燃烧。由于阿波罗飞船庞大且结构复杂，必须十分仔细才行。而美国的登月计划又过于仓促上阵，飞船是赶制出来了，但有许多设计不合理。
一场大火，并没有烧掉美国人登月的信心，只是登月日程推迟了一年左右。设计者和工程师忙于对飞船进行重新设计。
经过一系列的改进设计和再试验，1968年又恢复了“阿波罗”飞船的载人发射和飞行试验。在这之前，曾用“土星1B”和“土星5号”火箭发射过5艘“阿波罗”飞船。因此，加上出事的“阿波罗”1号，美国首次发射的载有3人的飞船就称作“阿波罗7号”.
1968年10月11日，美国在卡纳维尔角用“土星1B”将“阿波罗7号”射入绕地轨道。当时，登月舱还在制造中，所以上天的只有指令舱、服务舱和乘坐指令舱的三名宇航员：史莱、肯宁汉和艾思尔。
“阿波罗7号”的宇航员们绕地球飞行了11天，共163圈。最初两天，忙于飞船的电力、导航、推进和控制系统的试验。服务舱的主火箭曾8次点火，使飞船8次变轨。飞行期，也进行了电视广播试验，向地球转播飞船内实景节目。他们还拍摄了几百张地球和一次台风照片。10月22日，三人驾着指令舱，安全地降落在百慕大以南的波涛汹涌的海面上。
到1968年底，“土星5号”和“阿波罗”飞船基本上通过了发射和飞行试验，一旦登月舱通过在月球轨道的试验，登月的目标就要实现了。
6.离月亮女神15公里
“阿波罗7号”的发射和飞行，载人试验了指挥舱和服务舱的可靠性后，接下来，美国宇航局又先后进行了“阿波罗”8号、9号、10号的飞行试验。其中最令人激动的要算“阿波罗10号”的绕月飞行了。
1969年5月19日，“阿波罗10号”在环绕地球一圈半后，“土星5号”火箭第三级点火，发动了5分钟，飞船离开低地球轨道，被推进奔月航线。就像9号飞船所试验的那样，宇航员们将母船（指挥舱和服务舱）与藏在第三级火箭顶上金属罩里的登月舱分开，而后将母船旋转180°，倒退过来与登月舱对接，再开动小火箭，将登月舱从金属罩里拉了出来。随即，“土星5号”第三级火箭被抛弃，落向黑暗的太空深处。整艘“阿波罗10号”
以登月舱在后、指挥舱在中、服务舱在前的顺序向月球飞去。在奔月的途中，飞船的方向修正为登月舱在前、服务舱在后的飞行姿势。接近月球前，飞船再次调整为服务舱在前，登月舱在后的姿态。
发射后第三天，1969年5月21日，服务舱的主火箭发动，逆向喷射，飞船的速度减低，进入月球卫星轨道，其近月点为111公里，远月点为315公里。随后再次减速，飞船进入距月球111公里的圆轨道。次日清早，萨南和斯塔福德进入登月舱，约翰·扬留在指挥舱里。登月舱不久与母船分离，萨南开动下降火箭，登月舱下降到距月球14.3公里处。斯塔福德从窗子向月球表面望去，看到了静海里的预定的登陆点和许多其他较少的东西：大石块、小坑穴，还有深深的裂缝。
登月舱继续在月球的低空飞行，突然，爆炸螺栓自动引爆，将登月舱的下降段抛开，同时，上升段迅速旋转起来。原来是自动驾驶仪出了毛病；改为手动后，太空船逐渐平稳下来。很快，上升段又经过距月面4.3公里的地方。萨南说：“我们现在低到可以触到几座火山的山顶了。”上升火箭开动了15秒，登月舱上升段带着两名宇航员沿着一个向上弯曲的轨道去追母船，与母船会合，对接。
两名宇航员爬回指挥舱后，登月舱的上升段也就抛弃了。为了防止它妨碍以后的登月飞行，再次点燃它的火箭，使它进入一个远离月球的大轨道。
母船在月球轨道上继续飞行一整天。1969年5月24日清晨，服务舱的主火箭点火，母船加速退出了环月轨道，向地球飞来。
1969年5月26日，母船进入地球轨道，服务舱被抛弃，指挥舱钝端以一定的角度指向地球，外壳燃烧起来了。最后在降落伞的减速下，指挥舱安全降落在南太平洋上。
“阿波罗10号”的飞行，登月舱离月球只差15公里。有了这次成功的经验，美国开始了以“阿波罗11号”为起点的登月活动。积8年之努力，步步为营，登月目标实现在望。
7.蟾宫折桂好风流历史的一刻，举世瞩目的时刻终于到来了。
1969年7月21日格林尼治时间3时51分，“阿波罗”11号指挥长阿姆斯特朗首先走出舱门，站在小平台上，面对这个陌生而又满目荒凉的新世界凝视了好几分钟，然后伸出左脚走下扶梯。扶梯5米高，9级，阿姆斯特朗竟花了3分钟！
4时07分，他的左脚小心翼翼地触及月面，而右脚仍留在扶梯上。当他感到左脚陷入月面很浅时，才鼓足勇气将右脚踏上月面。这时，他说出了人们等待已久的第一句话：“对一个人来说，这是一小步，但对人类来说，这是一次飞跃。”地球上几亿人在电视屏幕上看到了他创造历史的壮举。尼克松总统用无线电话祝贺登月成功：“由于你们的成就，天空已成为人类世界的一部分……大家为你们的成就而感到自豪。”
18分钟后，奥尔德林也踏上了月面。他们两人不加选择地挖取一勺土壤样品，装入塑料袋，放进裤袋内。
他们身穿宇宙服，像幽灵一样在月面“游动”.月球的重力只及地球的六分之一，因而他们在月面上行走并不费力，只是每走一步所花的时间要比在地球上长。他们在月面上的“行走”,实际上是像袋鼠那样的跳跃。
阿姆斯特朗和奥尔德林在登月舱附近插上了一面用尼龙丝编织而成的星条旗。通过一根弹簧状金属丝的作用，即使在无风的月面上，看起来星条旗也好像在迎风招展。他们在月面上留下了一块金属匾，上面写着：“1969年7月，地球人在此首次踏上月球，我们为全人类的和平而来。”然后，他们又在月面上安装了自动月震仪、激光反射器、太阳风探测仪，采集了20多千克的月球岩石和土壤。
阿姆斯特朗和奥尔德林在月面上共停留了21小时36分，其中舱外月面活动只有2小时24分。月面活动结束后，他们回到登月舱休息和睡觉。醒来后，他们开始准备飞离月球。月球，这个不毛之地，并非久留之地。为了减轻重量，他们把价值60万美元的宇宙服、价值7万美元的3架摄影机等不需要的东西留在月面上，也表明地球人“到此一游”.
当地面发出“离开月球”的命令时，登月舱上升段与下降段之间的爆炸螺栓炸开，上升段的发动机启动，上升段脱离下降段而上升进入月球轨道，并与指挥舱对接。他们回到指挥舱后，将登月舱分离。登月舱撞击月面，导致了一次人工月震。
三位宇航员乘着指挥舱返回地球。在返回途中，阿姆斯特朗高兴地说：“不管你到什么地方去旅行，回家总是开心的。”他在太空中最后一次对地球观众发表的谈话中说：“一百年前，法国科幻作家儒勒·凡尔纳写一本关于月宫旅行的小说，他的宇宙飞船‘哥伦比亚’号从佛罗里达出发，结束月宫旅行之后，降落在太平洋上。现代的‘哥伦比亚’号明天就要同小说中的‘哥伦比亚’号一样溅落到太平洋上了。”飞船返回时，尼克松总统亲临太平洋，在“大黄蜂”号航空母舰上迎接他们胜利归来。
六、挑战未来--“探路者”登上火星
1.创下三个第一“火星探路者”号太空船是美国宇航局花费了1.25亿美元完成的一项杰作，科学家们的巧妙设计使它能够像子弹一样射出，以2.8万公里的时速穿过太空，然后以14.2度倾角进入火星大气层。倾角的精度要求很严，因为角度过大会造成激烈摩擦导致太空船焚毁，而角度过小则会使太空船掠过大气层飞离火星。
1996年12月4日，“火星探路者”离开地球向着火星挺进，经过213天的冲刺，最后以26460公里的时速向火星疾冲而下。美国科学家为太空船精心选择的着陆地点是一片长200公里、宽70公里的干涸河床，那里地势平坦，适合秒速仅1厘米的六轮探测车到处走动。同时，这里的风力也较弱，可以避免尘粒干扰传回地球的图像。
在冲到距火星地面10公里左右的高度时，“火星探路者”的感应器启动了一具硕大的降落伞，它以比地心引力大20倍的阻力使太空船在一分钟内时速骤减到1610公里至1285公里。此时，距着陆还有100秒，多枚小火箭反向点燃，使得冲速更加缓和。紧接着，隔热罩张开，以免太空船前端过热。着陆前8秒，太空船距火星只有1.7公里，24个直径约1米的气囊迅速膨胀，紧紧地护住了高0.9米、重800多公斤的“火星探路者”.
4秒钟后，太空船降到离火星40米的高度，数枚自动点燃的反向制动火箭切断了降落伞，太空船以40公里的时速冲向火星地面。此时，气囊起了很好的缓冲作用，太空船在地上弹跳了十多米，而后，又弹跳了十多次才完全停稳。