为宇航员登月而研制的航天服每件价值30万美元。白色的服装和背包生保系统、应急氧储备及天线装置，共重93公斤。服装由16层材料组成，可以保温、防微陨石袭击。服装内有冷却和供氧系统，以维持宇航员生命。胸部有一组用于操纵和检测背包系统的控制盘。背包里有供给宇航员氧气、冷却服装循环的水、小型无线电发报机和一个氧气净化装置。头盔通过一个金属卡圈与服装颈部相连接，头盔有两层面罩，可以防护宇航员眼睛不受紫外线、红外线和流星微粒的伤害。头盔外壳由一种很结实而且轻巧的聚碳酸盐类材料制成。在头盔下是带有两套耳机和送话器的小帽。加压手套有一个特殊纤维做的外壳，内层是绝热材料，以防在工作中同热物体或冷物体接触时手受伤。手套的指端由硅有机橡胶制成，可提高宇航员手指的敏感性。套靴由21层绝热材料做成。在指挥舱内宇航员可不穿航天服而只着贴身的“衬衣”。它是由上衣和裤子组成的轻便的特氟纶飞行服，保暖性能良好，衣袋里存放着宇航员的必用品。
1969年5月18日，“阿波罗”10号飞船把3名宇航员载到环绕月球的轨道，试验了指令舱和登月舱的分离、对接，并探测了月球上的静海登月点，进行载人登月前的一次预演。5月26日3名宇航员平安返回地球。这样，一切准备就绪，登月的时机完全成熟了。1969年7月16日，高110.6米，重2930吨的“土星”5号火箭，载着“阿波罗”11号飞船升空，开始了人类首次登月的太空征程。美国宇航员阿姆斯特朗、奥尔德林、科林斯驾驶着“阿波罗”11号宇宙飞船跨过38万公里的征程，承载着全人类的梦想踏上了月球表面。这确实是一个人的小小一步，但是整个人类迈出的伟大一步。他们见证了从地球到月球梦想的实现，这一步跨过了5000年的时光。
“阿波罗”计划是世界航天史上具有划时代意义的一项成就。整个工程完成了6次登月，共有12名宇航员成功登月。该工程历时约11年，耗资255亿美元。在工程高峰时期，参加工程的有2万家企业、200多所大学和80多个科研机构，总人数超过30万人。
人类首次登月之旅
1969年，美国在做了一系列准备之后，决定让“阿波罗”11号飞船承担首次载人登月任务。为了这次飞行任务的顺利完成，美国宇航局从50名现役宇航员中挑选了三名最棒的宇航员——阿姆斯特朗、奥尔德林和柯林斯。这三位宇航员奔月启程的日子被定在了1969年7月16日。
1969年7月16日早晨5点半，当三位即将登月的宇航员身穿航天服出现在发射场时，成千上万的人从四面八方赶来肯尼迪发射场观看这次轰动全球的登月发射。特约客人包括美国国会成员、国外大使和各国的新闻记者。中午12点32分，随着“点火”一声令下，一团浓烈的烟雾在火箭的尾部从平台下云涌而出，接着从发动机内喷射出闪耀刺目的火舌。3817吨重的飞行器努力克服地心引力腾空而起，穿云拨雾作弧形直冲九霄外。此时，尼克松总统在华盛顿也坐在电视机旁观看这一壮丽又令人惊异的场景。随后他宣布，4天之后为月球探险全国庆祝日并放假一天。
7月19日正午，飞船进入月球轨道。在绕月飞行的第13圈，飞船开始降落程序。当发动机点火时，阿姆斯特朗的心率从每分钟77次一下子升到111次/分钟。当两名宇航员迫近目标时，他们突然发现一个骇人的危险：预定的着陆点竟是一个大坑，里面散布着巨石。阿姆斯特朗马上抓住操纵杆，花了大约19秒钟驾驶着登月舱避开大坑并安全着陆在离预定着陆点4英里远的地方。此时阿姆斯特朗的心率是156次/分钟。如果这次飞船不是有人驾驶，而是一艘无人驾驶的自动飞行器，那么很可能就会像苏联的“月球—15”一样坠毁了。不同的结局充分表明载人航天的优越性。着陆之后，宇航员立刻对舱内系统进行检查，以便在发现威胁他们安全的隐患时迅速从月球起飞，紧急返回地球。1969年7月20日下午10时56分，阿姆斯特朗身背救生背包走下登月舱的扶梯，在月球土壤上印下了人类第一个脚印。这时他说了一句极富哲理又非常著名的话：“对于一个人来说这只是一小步，但对于整个人类来说，这是跨出了一大步。”18分钟后，奥尔德林也踏上了月面。
人类终于和月球接触了！对于探险家来说这是许多世纪以来梦寐以求、悠然神往的幻想的实现，而对于科学家来说这是了解月球和地球的起源与性质的最好机会。宇航员开始在1/6地心引力条件下小心翼翼地在月球表面上行走，样子好像梦游者，蹒跚而行。后来他们渐渐放大了胆子，而且发现以比较长的弹跳步伐前进是一种较好的前进方式。于是他们就像袋鼠般跳跃。
人们通常用最美好的语言赞美月亮。说她洁白如玉，温柔安详。然而亲临其境的宇航员所看到的却是一种广大、寂寞和贫瘠的景像。这里既没有嫦娥白兔，也没有吴钢桂树。到处是粗石、细沙、高地、坑穴、断层、幽谷，千疮百孔、满目瘢疤。这里单调死寂，没有空气，也没有生命。月球上没有空气，这也造成了奇特的效果。因为没有空气传导声波，宇航员除了无线电话机上的讲话声和噼啪声以及自己的呼吸声和动作发出的响声外，什么也听不到。月球上的天空没有颜色——白天夜间都是黑洞洞的。黑色天空中的星光比从地球上看见的要亮得多，而且不闪烁。
由于没有空气调节，月球表面上的温度在白天高于地球上的沸点温度，而在夜晚则冷到能使寒暑表里的水银冻结。因为月球自转较慢，月球上的白天和夜间大约是地球上相应时间的2倍。因没有空气的阻挡，月球表面上的辐射剂量要比地球上大得多。两名宇航员在月球表面上一共行走了2个多小时，其间他们还安放了科学仪器，收集了月球土壤和岩石的样品，在月面上插了一面美国国旗。预定计划完成之后，他们乘登月舱起飞上升，与始终在指挥舱内等待他们的柯林斯会合。
“阿波罗”11号及与之相依为命的航天勇士们经过8天3小时17分22秒的远航之后，顺利返回地球，溅落在太平洋上。为了打捞他们，美国当局派出了将近7000名海军人员、9艘船只、54架飞机。甚至连尼克松总统都亲自来到主打捞舰“大黄蜂”号上迎接美国人的骄子和勇士们。
“阿波罗”11号以高度的精确性进行了首次载人登月着陆。所有系统性能良好，工作准确无误，几乎达到了尽善尽美的程度。人类首次伟大的登月探险，圆满成功了！许多国家为庆祝第一次载人登月都发行了纪念邮票或纪念币，而每年的7月20日也成为了“人类月球日”。
人类对月球的探索仍未止步，目前美国提出重返月球计划，特别是许多科学家提出建立月球基地的设想后，再次登月和开发月球资源的活动变得更加迫切。从20世纪90年代开始，美国一直在发射月球探测器，争取为早日返月做准备。
“月球9号”首闯月宫
1958年8月17日，美国第一个发射了月球探测器——先驱者0号，但它在发射台上就爆炸了。一个多月后，苏联的第一次尝试也以失败告终。1959年1月2日。月球1号终于发射成功。此后的十多年时间里，苏联共发射24个“月球号”探测器，经历了飞越、硬着陆、环绕、软着陆和取样返回等探测阶段。其中，月球9号是第一颗在月球上成功实现软着陆的月球探测器。
月面软着陆是探月工程中最难解决的技术问题之一。所谓“软着陆”是指航天器在降落过程中，逐渐降低降落速度，最后不受损坏地降落到地面或其他星体表面上。在20世纪60年代，要准确控制软着陆的过程是极具挑战性的。1963—1965年，苏联先后进行了12次软着陆尝试，但均以失败告终，其中有5次飞临月球，苏联依次把它们命名为月球4号至月球8号。这5颗着陆器中的3颗撞毁在月球上，2颗与月球擦肩而过。1965年5月升空的月球5号，在准备降落的最后阶段，制动火箭没能启动，地面控制室里的科学家们听着它发出的信号，无奈地任它以极大的速度撞进月球。据说，德国的一个天文台看到撞击扬起的月壤形成了长225公里、宽85公里的尘云。接踵而至的是不幸的月球6号，它在奔向月球的途中完成轨道修正后，没有按预定程序关闭修正轨道的发动机，最终与月球失之交臂，进入了日心轨道。重蹈覆辙的月球7号起初准确无误地完成了所有步骤，但最后阶段因制动火箭点火过早，推进剂提前消耗殆尽，探测器过早失去制动力而撞毁在月球的风暴洋中。两个月后发射的月球8号与月球7号正好相反，制动火箭启动太迟，月球8号尚未降低到安全着陆速度就摔在月面上，再一次上演与月球相撞的悲剧。
1966年1月31日，月球9号满载着希望启程。伴随着震耳欲聋的轰鸣声，闪电号运载火箭将月球9号送入200公里左右的地球停泊轨道。不久后经闪电号火箭第三级加速，月球9号进入地月转移轨道。三天半之后，月球9号临近月球，在大约距离月球8300公里时，进行了姿态调整，将制动火箭发动机对准月球表面，然后启动着陆系统程序。在距离月球表面75公里时，月球9号抛掉2个设备舱，随即启动制动火箭发动机，为安全着陆进行“刹车”，从2600米/秒的高速逐渐降低下降速度，同时从底部伸出一根用来确定关闭发动机时机的5米长探针。在探针触到月球表面的瞬间，月球9号迅速关闭发动机，并抛出位于顶部的卵形着陆舱，最终以5.5～6.0米/秒的速度撞到月球表面上。
带有缓冲装置的着陆舱被抛出后，像—个笨拙的玩具，在月球表面弹起又落下。着陆后250秒，月球9号向地球发送信号并打开了顶部的4片花瓣。这4片花瓣除了可以稳定住登月舱外，还可以与4根75厘米长的鞭型天线一起组成通信系统。之后，由固定镜头和旋转镜头组成的电视摄像机组件开始拍摄着陆区附近的黑白照片。因为此时的太阳才刚刚从月球上的地平线升起，所以开始时的几张照片拍得很不理想。15分钟后拍下的第一张黑白照片在8个多小时后终于分7次被传回到了地球。
苏联通过对月球9号传回的数据分析而得出结论：月球表面是坚固的，人类完全可以降落在月球上。
月球是地球的卫星，而围绕月球的人造天体，有的人把它叫做孙卫星。继“月球9号”月球表面软着陆成功以后，苏联的“月球”10号于1966年4月进入轨道，成为历史上第一颗孙卫星。
太空握手
人类进入航天时代不久，美国和苏联就开始了太空领域的早期合作。1972年4月5日，两国专家达成了太空合作的17点协议。至此，美苏两国首脑和专家实现了“地球上的握手”，为3年后两国宇航员在太空实现“轨道上的握手”奠定了基础。
握手是人类见面或分别时的一种礼节性举动。人们在地面上握手非常简单，只要彼此把手伸向对方，然后握在一起就行了，可是要想让两艘宇宙飞船在太空“握手”就不那么容易了，而要实现美苏两国飞船的“握手”更是难上加难，因为两个国家的载人航天技术在其发展过程中不仅高度保密，而且各行其是，没有一个统一的标准，这给飞船联合飞行带来很大障碍。为了排除这些障碍，在1972年5月到1975年7月，两国专家先后会见20多次，共同进行了11项试验，先后解决了两种飞船5个方面的相容性问题。
为使飞船对接，首先必须使它们能够在太空中彼此找到对方，并测出相互间的距离。虽然“联盟”号和“阿波罗”号飞船的测距与交会装置原理相同，但它们的特点和操作方法却存在很大差别。为了节省时间，专家们没有重新研制这种系统，而是让“阿波罗”飞船保持不变，仅修改了“联盟”号飞船的设计。由于“联盟”号飞船的光学特性不符合“阿波罗”号飞船的要求，必须把它的外表变成乳白色，但是这样将打乱飞船内部的温度条件，最后专家们决定把“联盟”号漆成部分白色加部分绿色，同时还在“联盟”号装上了白色闪光灯。经过这样的改动后，“阿波罗”号飞船的宇航员能够比较容易地发现“联盟”号飞船。
专家们需要解决的第二个问题是对接装置的相容性问题。为了研制一种新的对接装置，美苏两国专家们分别举行了10次会议，最后采纳了苏联专家提出的环—瓣结构。对美国来说，这种结构好是好，但必须对“阿波罗”飞船进行“伤筋动骨”的修改。为了避免花费时间和金钱再进行大量试验，美国专家特地制造了一套专门用于对接的密封过渡舱。它的一端采用美国原有的对接形式，与“阿波罗”飞船指令舱顶端连在一起；另一端采用新的环—瓣结构，用于与“联盟”号飞船对接。
对接密封过渡舱的研制成功，同时解决了令专家们头痛的另一个问题。长期以来，为了保障宇航员的生命，联盟号座舱一直充填氮氧混合气体，而美国充填的却是纯氧气体。有了密封过渡舱，生命保障系统的相容性问题得到了解决。为了不让宇航员从“联盟”号进入“阿波罗”飞船前在过渡舱待太长时间，苏联专家克服了技术上的许多困难，特地使联盟号的气压降低了1/3。苏联的这一友好合作的举动，不仅使美国专家简化了对接装置，节约了制造费用，还为两国宇航员的互访提供了更多时间。除此之外，还先后解决了通信和飞行控制与组织机构和飞行程序两大相容性问题，并完成了6次共计700小时的宇航员训练，以及6次飞行控制人员的训练。
参与“太空握手”的两艘飞船分别命名为“阿波罗”18号和联盟19号飞船。1975年7月15日，苏联拜科努尔发射场迎来了繁忙的一天。格林尼治时间12时20分，一枚巨大的联盟号火箭载着联盟19号飞船从发射台上腾空而起。与以往进行的许多次发射不同，苏联电视台对这次发射进行了现场直播，大约有一亿多苏联人从电视屏幕上看到了联盟号火箭喷着烈焰和浓烟拔地而起的情景。另外，美国驻苏联大使和美国航宇局副局长还被允许在发射场地观看这次特殊的太空飞行。
联盟19号升空7个半小时以后，一枚美国的土星1B型火箭从肯尼迪航天中心将“阿波罗”18号飞船送入太空。在此后两天多的时间里，“联盟”19号和“阿波罗”18号两艘飞船，按照联合飞行文件规定的程序正常飞行，等待对接时刻的到来。