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。
通过一系列的试验，NASA在阿波罗10号飞行试验结束后，宣布阿波罗11号将执行载人登月任务。1969年7月16日，巨大的土星5号火箭载着阿波罗11号离开月球飞船在肯尼迪航天中心39A发射台点火发射，参加这次登月任务的航天员是：内尔·阿姆斯特朗、布兹·奥尔德林、迈克尔·科林斯。1969年7月20日，美国东部时间下午10点56分？？？，阿姆斯特朗踏上月球，首次实现了人类登月的梦想。
此后，NASA又进行了6次载人登月飞行，除了阿波罗13号因为在赴月途中，服务舱氧气箱发生爆炸，被迫返回地球外，其它飞行均获得圆满的成功。但13号的飞行也显示了阿波罗计划极强的应变能力，发生紧急情况时，地面指挥人员经过周密的研究，指示停止登月，最后航天员靠登月舱的动力、水、空气及食物绕过月球返回，安全回到地球。
阿波罗计划从1961年5月肯尼迪总统宣布开始到1972年12月结束，历时约年，工程共耗资255亿美元，大约有40万人和2万多家企业、研究机构参加，迄今为止还没有哪个计划能在规模和资金上超过该计划。它的成功和取得的成就，在政治、科学和技术上都产生了深远的影响。阿波罗计划所取得的很多技术成果，不仅为后来的航天计划奠定了基础，而且还被广泛地应用于国民经济领域。航天史上，这“巨人的一跃”，带我们进入了一个崭新的时代。
登月计划：苏联的登月计划
在登月计划中苏联似乎没有采取什么动作，西方对此一直有种种猜测。事实上，苏联曾经制定过登月计划，但由于技术上的原因进展缓慢，加上政治上的考虑，该计划被中途放弃了。
苏联的载人登月计划直到20多年后才被外界证实。1989年底，美国麻省理工学院和加州理工几位教授访问苏联，在莫斯科航空学院亲眼见到了当年登月计划的一些设施。1990年5月，当年登月计划的主设计师米申应邀来华，也证实了60～70年代登月计划的存在。 。。
1960年，科罗廖夫设计局开始研制超级运载火箭H…1，西方称之为N…1，该火箭的初衷是向火星发射无人重型探测器。由于受美国制定阿波罗计划的影响，苏联政府决定抢在美国前面将航天员送上月球。于是1962～1964年，科罗廖夫设计局按登月计划对H…1火箭进行了多次改装。
1964年8月3日，苏联通过《关于月球和宇宙空间考察工作的决定》，规定了登月计划的具体任务和期限。要在1968年前实现载人月球登陆考察，计划的全称是“H1…Л3”。计划中“Л”是俄文单词“月球”的第一个字母，西方也将该计划称为N1…L3。
H1…Л3计划使用的H…1运载火箭采用了多级并联方案，这是由于苏联一直没有解决单燃烧室大推力发动机发面的问题。火箭主体是常规推进剂——液氧和煤油的三级火箭，总长约100米，最下面长长的锥体是火箭的第一级，底部最大直径米，由24枚到36枚火箭发动机并联而成。发动机分内外两圈布置，4个游动发动机控制火箭的姿态变化。第一级最大推力可达4500～6350吨，比土星5号3450吨的推力大了很多。第二级装有8台发动机，总推力约1432吨，第三级装有4台发动机，总推力约320吨。
第三级的上面是一个助推火箭和一个助推制动火箭，这两个火箭保障飞船飞往月球并使之进入月球轨道。飞船在火箭的上部，由登月舱和月球轨道舱组成。月球轨道舱是由联盟飞船改装而成，带有一个大功率的发动机，可以乘坐2名航天员。助推火箭上面的四部分构成了Л3系统。
发射前几小时，两名航天员进入月球轨道舱，进行最后的检测后，火箭点燃。火箭的前三级将上部的Л3系统送入地球的近地轨道。然后Л3系统内的助推火箭启动，开始地球轨道到月球轨道的转移。接近月球时，助推制动火箭开始工作使飞船减速进入月球轨道。不久，一名航天员从月球轨道舱经过舱外转移到登月舱，登月舱与月球轨道舱分离并向月球降落。与阿波罗号一样Л3系统的登月舱也由4条腿的缓冲支架支撑，实现平稳着陆。月球表面的任务完成后，登月舱靠自身发动机离开月球，同样也将4条腿的支撑结构留在月球上。登月进入轨道后，与月球轨道舱会合对接，航天员回到轨道舱。此后两舱分离。两名航天员一起返回地球。
H…1火箭试验记录
试验时间 结果
1969年2月21日飞行2分钟后发生爆炸
1969年7月31日点火后在发射台上爆炸
1971年6月21日点火后在发射台上爆炸
1972年11月23日起飞不到2分钟发生爆炸
注：后来调查四次爆炸的故障可能均出自第一级，证明多级并联的技术在实际应用中很不可靠。
出于政治的需要，H…1火箭的整个研制过程在很短的时间内就完成了，加之多个发动机并联，降低了系统的可靠性，因此H…1火箭的发射试验一败涂地。1969年初到1972年底的4次试验火箭均发生了爆炸。而此时美国人早已登上了月球，这就使得苏联的登月计划面临政治上的压力。1972年苏联政府要求暂停登月计划，但仍有部分登月计划在继续实施。阿波罗计划宣布结束后，苏联政府彻底失去了对登月计划的兴趣，登月计划得不到任何拨款。而且苏联开始重点发展载人空间站，因此，登月计划最终没能在苏联实现。
联盟系列
登月计划中苏联投入了巨大的财力、物力和人力，但是由于运载火箭等关键技术无法解决，最终落在了美国人的后面。于是苏联明智的调转方向，开始大力发展空间站。在登月计划和轨道空间站的发展中，苏联人研制了足以令其自豪的联盟（Soyuz）飞船系列。
联盟复合体
东方号计划后，1962～1964年间，苏联的航天部门对未来计划进行了大量研究和规划，初步形成了两项计划，东方…ZH飞船和联盟复合体。对于为什么发展联盟复合体，苏联一直没有透漏其具体任务，西方的研究者根据其发动机推力所达到的数值，曾推测是执行载人绕月使命，为载人登月做准备。
科罗廖夫设计局的技术人员提出联盟复合体时，为了解决运载火箭动力不足的问题，同时进行轨道交会和对接的试验和训练，联盟复合采用了多段结构，各段分别发射，在轨道加油的方法。
设计人员设想联盟复合体由三部分组成：联盟…A、联盟…B、联盟…V。首先由联盟运载火箭将联盟…B送入地球轨道，该舱段实际上是一个不载人的火箭舱。接着再由火箭将只携带推进剂的联盟…V送入地球轨道，这两段在轨道上自动会合对接，由V段供给B段的燃料。
联盟…A是一个载人飞船，最后发射入太空，在轨道上与V段对接后，航天员可以启动B段的火箭发动机开始太空机动。联盟…A的上部是圆桶形的轨道舱。圆桶的一端装有与联盟…V的对接装置，另一端连接着钟形返回舱，返回舱的下部通过过渡段与设备舱相连。
20世纪60年代中期，整个苏联的航天计划都是服从于政治需要的，为了与美国较量，复合体计划被一再拖延，再加上后来苏联的登月方案发生了根本性变化：取消轨道加油方案，代之以研制大运载能力的运载火箭。所以联盟复合体计划只处于设计论证阶段就中止了，并没有具体实施。但它并不是毫无成果的，苏联的工程师们后来在联盟…A的基础上发展出了新型号的载人飞船——联盟系列飞船。
联盟飞船
从20世纪60年代开始，苏联的技术人员一直在对联盟飞船进行不断的改进，到现在联盟飞船已经发展成载人飞船中最大的一个家族。所有的联盟飞船基本保留了联盟…A所使用的布局，由三个舱体——轨道舱（Orbital Module）、返回舱（Reentry Capsule）、设备舱（Service Module）构成。
科罗廖夫在联盟飞船最初的方案中就曾指出要把飞船造得“更加紧凑”，因为这与运载火箭离地的推力以及返回舱的质量大小有直接关系，同时飞船越小，可以承受的力就越大，安全性更好。因此联盟飞船无论重量还是大小，都要比美国的阿波罗号飞船小得多，不需要使用土星5号这种大推力的火箭。到目前为止，联盟飞船的发射都是由联盟运载火箭完成的。
一些人认为科罗廖夫发展的联盟飞船，把苏联人引入了歧途，但事实说明科罗廖夫的考虑是正确的，充分显示了他的坚韧和创造性。
飞船发射前的几个小时，2名或3名航天员从轨道舱侧面的圆形密封舱门进入飞船，轨道舱的外壳是两个半球，中间嵌以圆柱形的“腰带”。航天员进入轨道舱后再经过下面的另一扇密封舱门进入返回舱，躺在座椅上的等待发射，座椅上的靠垫是根据每个航天员的具体体形制作的，这样可以有效的减小了航天员在发射和返回时所受到的过载影响。
大量试验的证明，人对“胸…背”方向的过载具有更大的承受能力，联盟座椅安装时椅背与返回舱的底部只有很小的角度，所以航天员是“躺”在座椅上的。
火箭点火后，在火箭的上升阶段，如果出现紧急情况，将飞船送入轨道后，航天员观察面前的仪表板监控飞船的工作状态，通过座舱两侧的圆形舷窗，航天员能够观察到协同飞行的航天器和进行天体观察，以及飞船的定位，操纵飞船执行飞行任务。
飞船后部设备舱内的发动机使得飞船可以在太空中进行各种机动。设备舱底部中央是主发动机的喷口，该发动机可以多次启动，根据任务需要在适当的时刻点燃，进行飞船的变轨机动。技术人员为了保证飞船的安全性，在飞船内安装了备份的双燃烧室发动机，喷口分别位于主发动机的两侧。设备舱的四周还布置数台小发动机，用来调整飞船的姿态和微小的移动。
提供较大的推力，主要使飞船进行变轨机动的发动机，称为变轨发动机。控制飞船姿态的发动机称为姿态控制发动机，一般推力较小。
除了发动机，设备舱内还安装飞船的电子设备、环境控制、通讯等大部分仪器设备。由于这些仪器设备的对工作条件都有一定要求，不能直接暴露在太空中，所以安装在设备舱前部密封舱内；而变轨发动机及推进剂贮箱则安装在后部的非密封段。在设备舱的外面还有一圈圈的“螺纹”，是用来散热的，称为辐射散热器。
在大多数联盟飞船上，苏联的技术人员采用了太阳能产生电力的技术，即在设备舱两侧安装太阳电池翼。发射过程中，太阳翼折叠贴靠着飞船的舱体，进入轨道后电池翼即展开，航天员操纵飞船自转，使太阳翼的帆板面向太阳，吸收太阳能。之后飞船绕太阳…飞船的轴线旋转，由于几乎没有阻力影响，飞船会在相当长的时间内保持旋转，这样太阳翼就一直受到太阳的照射。在航天工程中，这种使联盟飞船相对太阳保持适当姿态的方式称为“翘向太阳（solar warping）”。
太空中航天员的生活以及各种科学