1961年3月19日和25日又接连发射搭载几条狗的宇宙飞船进行轨道飞行，继续考核飞船飞向太空的综合技术问题和试验动物的生理适应问题。值得庆幸的是，这两次发射获得完全成功，载人航天飞船的安全可靠性及航天员适应空间特殊环境的可能性得到初步证实。这时，总设计师谢尔盖·卡罗廖夫才深信，人类打开宇宙大门的时机已经成熟了。于是，在1961年4月12日，前苏联正式发射“东方”号载人航天飞船，出身农民家庭的尤里·加加林乘着这艘飞船，使自己摆脱地球引力，打开了宇宙的大门，进入了轨道飞行。按预定计划绕地球一圈，历时108分钟后安全返回地面。
从此，人类开始把自己的足迹移入太空。在同一时期，美国以自己的方式打开通向宇宙的大门。它的“水星”号载人飞船在进行第一次载人飞行之前，进行了171次不载人的飞行试验，其中3次搭载动物，目的是充分证实载人航天飞船的安全可靠性及人适应空间特殊环境的可能性。1962年2月20日，美国航天员约翰·格伦乘“水星6”号飞船也进入了轨道飞行，为人类征服太空作出贡献。
富有传奇色彩的“阿波罗”计划
迄今为止，“阿波罗”登月是历时最长、规模最大、投资最多、最富传奇性的人类对太空的探险行动。美国早在1957年就开始设想“阿波罗”登月计划，经过若干年科学技术和财政支持的多方面综合论证，1961年5月25日，美国正式宣布实施该项计划。历时10年多时间，1972年12月底，“阿波罗”登月计划结束。参加“阿波罗”登月计划的，除美国航空空间局宇航中心外，先后有120所高等学校、2万家工厂、400多万人，耗去250亿美元资金。
在执行“阿波罗”登月计划的10年时间里，共进行了17次飞行试验，包括6次无人亚轨道和地球轨道飞行、1次载人地球轨道飞行、3次载人月球轨道飞行、7次载人登月飞行（其中6次成功，1次失败）。
“阿波罗”重50吨，高25米，装在高85米的“土星5”运载火箭上，合成高度达110米，相当于一座36层现代化大楼的高度。飞船由三部分组成：指挥舱高3.6米，最宽处近4米，约有一辆旅行车大小；服务舱长7.3米，内装飞船主要发动机、电源、水、氧以及仪器设备；登月舱高6.9米，直径9.2米，重约16吨，分上升和下降舱段两部分。“土星5”火箭由三级组成。第一级火箭工作2.5分钟，可使飞船速度达每秒2.7千米。飞船飞到离地60千米高度时，第一级火箭脱落后坠入海洋中。接着第二级点火，第二级火箭点火后工作约6分钟，飞船速度可达每秒6.8千米，当飞行高度达180千米时，第二级火箭脱落，第三级火箭接着点火，工作约2分钟，即起飞后12分钟，飞船速度达到每秒7.9千米的第一宇宙速度。进入地球轨道后，第三级火箭再启动工作约5分钟，使飞船达每秒10.9千米的第二宇宙速度。这时飞船逸出地球飞往月球。
若干小时后，飞船与第三级火箭脱离，靠惯性飞行约3天进入月球轨道。当飞船飞至距地球约32万千米时，它受地球和月球的引力正好抵消，速度降到最低。在这之后月球的引力影响逐渐增加，当飞船速度增至每秒2.2千米时，开动火箭降低速度，进入月球轨道。由于月球围绕地球公转原因，月球从飞船发射时的位置转过约30多度。飞船进入月球轨道，2名准备登月的航天员从指挥舱进入登月舱。登月舱与指挥舱脱离并开动下降发动机。离月面20.4千米时，用自动控制降落器控制降落；离月面2千米时，进行盘旋，选择登月位置；在降落点上空150米时，以每秒0.9米的速度下降。
在月球的探险活动结束后，航天员再爬上登月舱准备返航。航天员控制推力1.6吨的上升发动机点火，使上升舱段以下降舱段作发射台发射起飞，飞行4分钟后进入16~83千米的月球轨道，逐步接近指挥舱并最后完成和它的对接。航天员进入指挥舱后，抛掉登月舱，并开动服务舱发动机，使飞船获每秒2.4千米的速度，脱离月球轨道，开始返回地球。离地球约640千米时，开动发动机，离开轨道，飞向溅落区，抛掉服务舱，进入稀薄大气层，在南太平洋上溅落，由航空母舰上的直升机进行搜索打捞工作。
1969年7月16日，载着3名航天员的“阿波罗11”号载人飞船，史无前例地启程飞往月球，开始执行人类首次对月球的冒险探测行动。经过长途跋涉，飞行约38万千米的距离，5天后的7月21日，“阿波罗11”号终于飞抵月球轨道。人类的2位使者，航天员阿姆斯特朗及其同伴奥德林进入登月舱，开始驾驶登月舱进行登月下降。另一名航天员则驾驶指挥舱继续绕月球轨道飞行，在进行科学考察的同时，和登月舱的同事保持通讯联系，一旦登月活动发生意外或危险，负责救援。好在一切顺利，登月舱在月球的静海着陆。指令长阿姆斯特朗首先爬出舱门，站在5米高的小平台上，面对陌生、荒凉和神秘的月球，举目四望片刻。不知他此时此刻怀着怎样的心情。他先伸出左脚，一步一步地爬下扶梯。这时全世界数亿人围坐电视机前观看了这一轰动全球的登月创举。只见阿姆斯特朗的左脚小心翼翼地首先触及月面，而右脚还停留在登月舱上。当他发现左脚陷入月面很少后，才鼓起勇气将右脚也踩上月面。就这样，阿姆斯特朗作为地球人类的使者，首先登上了月球表面。随后同伴奥德林也踏上了月球。
为纪念这伟大的有意义的探险行动，两位使者在月球上安放了一块金属纪念牌，上刻“1969年7月，地球人在月球首次着陆处，我们为人类和平来到这里。”他们在月面停留21小时18分钟，进行一系列实地月球考察，然后带上采集的月球土壤和月岩标本启程返航。他们搬动登月舱的控制器，炸开爆炸螺栓，使上升发动机点火，起飞升入月空。登月舱进入月球轨道，航天员从登月舱顶端的光学观察窗可以在对接时观察指挥舱，用调节高度和方向的小型变轨发动机调节飞行轨道，使其逐渐接近指挥舱。然后通过仪器使登月舱对准指挥舱，以每秒7.6厘米的速度实施并完成对接。两航天员带着月球样品及其他物件，费力地爬过连结通道，回到指挥舱和指挥舱驾驶员会合。然后抛掉登月舱，使它撞击在月球上并进行一次月震试验。启动服务舱发动机，飞船获得每秒2.4千米速度后，逸出月球轨道，正式进入返回地球的航程。1969年7月24日，飞船安全溅落在南太平洋上，从而完成了人类历史上的首次登月探险任务。
“阿波罗”登月飞行共进行了7次，参加的航天员共21人，其中有12人登上月球。登月航天员的平均年龄为40岁左右。其他几次登月飞行的时间是：“阿波罗12”号的飞行是从1969年11月14日~24日，在月球的风暴海降落；“阿波罗13”号的飞行从1970年4月11日~17日，因故障中途返航，未能登月；“阿波罗14”号的飞行从1971年1月31日~2月9日，在月球的薄拉莫勒地区降落；“阿波罗15”号的飞行从1971年7月26日~8月7日，在月球的亚平宁山哈得利峡谷降落；“阿波罗16”号的飞行从1972年4月16日~27日，在月球的迪卡尔高地降落；“阿波罗17”号的飞行从1972年12月6日~19日，在月球的曹拉斯利特罗山脉降落，它历时12天又14小时，为飞行时间最长的一次。
“阿波罗”登月，除考察外，还在月球上建立了核动力科学站，驾驶月球车进行活动，采集的月岩月土标本达400千克，都带回地球作进一步科学分析。
“阿波罗”登月探险的成功，无疑具有伟大的科学技术意义，因为它是人类第一次离开地球而到达别的天体，是人类向太空渗透的新里程碑，是一次飞跃。在人类向太空继续渗透、探索宇宙的奥秘时，月球还将成为桥头堡。登月的成功，也为人类开拓新的疆域，开发利用月球创造了条件。
“阿波罗”登月计划完成之后，美国决定在以后的几十年内不再进行。这样，为登月飞行研制的精良技术设备，其中包括土星运载工具、飞船和许多实验设备就不再需要了，这一事件曾引起各种议论。至于美国为什么要做出这样的决定，是一个谜。
成功登月呈现了一个真实的月球
从地球望月亮，美妙绝伦，似水月光倾泻大地，一片银辉，为赏月者送来一片柔情。古往今来，有多少诗人为之倾倒，又有多少文人挥笔著华章。美丽的月球，真的美吗？为科学地弄清它的真貌并探索其奥秘，多少年来，无数科学家贡献了毕生精力。
大多数人对月相很熟悉。当月球处在地球和太阳之间的轨道上时，我们只能看到一道弯弯的月光，它叫新月。两个星期之后，月球运行到地球的另一侧，我们看到满月。不用望远镜，我们也可以看到月球表面上的亮区和暗区。通过各种探测手段，包括飞船对月球摄影和月岩分析，科学家告知我们说，亮区是由陨石冲击所撞碎的火成岩碎石块组成的；暗区是冷却了的熔岩流，它是在亮区形成后很久从内部流出来的。亮区称为月陆，暗区较低称为月海。
“阿波罗”飞船登月时，航天员在月面上安放了一个月球激光反射器。科学家从地面对着它发射激光脉冲，脉冲到达月球后经该反射器反射后回到地面，经历约2.5秒的时间。因为激光脉冲的速度和光速一样，每秒行走30万千米，这样科学家便算出月亮和地球之间的平均距离是384000千米，但是月球绕地运行轨道不是整圆，实际距离的变化为这个数值的百分之五。
科学家已经弄清楚，月球上既没有大气，也没有水。原因是月球质量小，引力太弱，留不住它们。月球上的物体摆脱它的引力飞向太空的脱离速度，远比物体脱离地球的速度为小，只有每秒2.4千米。气体分子运动的平均速度只要大于逃逸速度的五分之一，即每秒0.48千米，就会迅速飞散到宇宙空间去。实际上，在0摄氏度时的氢、氦和氮等气体分子的平均速度均大于每秒0.48千米。因此，月球上不可能存在这些气体。由于没有大气保护，受太阳照射时月面温度很高，可达127摄氏度，所以也不会有水，因为如果有水，就会化成水汽逃逸。当然，在月球的两极，异常寒冷和阴暗，水以冰的形式存在是有可能的。
月球上没有水和空气，就不可能有任何生命存在。事情确实如此，当“阿波罗”飞船的航天员登上月面时，没有见到地球上的那种绿色，没有河流，没有声音，更无地球上的鸟语花香。整个月球世界毫无生命气息，在深黑色的天空衬托下呈现出一片令人恐怖的荒凉和死寂，全无地球上人们赏月时的那种柔情和美丽，月亮不过是由岩山构成的荒球。
但是，月球上也确有地球没有的景观，如能登月欣赏一下月球天空，从那里观看宇宙会毕生难忘。例如从月球上看太阳东升西落就和地球上大不一样。因为月球自转比地球慢许多，它的一昼夜长达27.33地球日。这样，太阳升落也很慢，从日出到中午要经过180多小时。而且月球周围无大气遮隔，看到的太阳比地球上要明亮千百倍，是地球人无法想象的真正的大火球，它高悬天空，似乎不动地缓缓移向天心。在烈火照耀下，温度不断升高，正午时分达到127摄氏度，如果你不穿上具有生命保障系统并能抗高温的太空服或者不躲在登月舱内，身体中的水分很快就会蒸发掉。过中午后，又要经过180多小时方见日落，温度也不断回跌。日落后，长达两星期左右的漫漫长夜开始了，月面温度可降到-183摄氏度。确实是高处不胜寒了。在夜空中，能见到一轮硕大无比的“明月”在极慢地移动，这就是反射着太阳光的地球，其亮度比在地球上见到的月亮要明亮许多许多倍，光线柔和似水，真像个小太阳。
月亮上的另一奇观是到处是环形山，也就是大大小小的陨石坑。因为没有空气保护，在月球存在的45亿年左右的时间里，流星体常以巨大的力量撞击月面，产生了无数环形山，它的大小随流星体的质量而有所不同。应用各个飞船拍摄的月球照片，科学家已鉴别出大约有30万个直径大于1米的环形山。这种陨石坑所抛出的破碎岩石应当在离原陨石坑一定距离的地方落下来。这样，月球表面是由大量破碎岩石组成的。事情确实是这样，航天员登陆月面，发觉自己站在一层称为“浮土”的碎石上面。又由于月球上没有风雨侵蚀，各种各样的环形山以及“浮土”能长期保存下来。
月球在一个近于圆形的轨道上绕地球运行，其速度为每秒1.02千米，绕地一周的时间正好等于它自转一周的时间，因此月亮老是以同一面朝向我们。从月球作用于它附近的飞船的万有引力，科学家算得月球质量是地球质量的1.2％。从精确测定月球角（约半度）大小，又可算得月球半径是1738千米，这样，又可以计算出月球一系列其他数据，即其表面积是地球的1／14，体积是地球的1／49，重力是地球的1／6，而月球上自由落体的重力加速度为1.62米／秒2。
