著名的科幻小说作家儒勒·凡尔纳在其小说《从地球到月球》中的人是坐在空炮弹头中飞向月球的，尽管这在今天看起来过于原始了，但今天人类走向太空所应用的科学原理却和凡尔纳介绍的一致，今天人类走向太空唯一的运载工具还只有依靠火箭，粗俗地说，这就是一种高级的、带着燃料的炮弹，而宇航员的座舱就相当于一个可以控制的空炮弹头。
自然，凡尔纳的年代人们还只能靠简单的推测来想象登月行动，实际上今天人类的登月行动是一个非常庞大的系统工程，甚至可以说它几乎涉及到所有的科学领域，它远比曼哈顿工程更为庞大、细致，要求更高。我们可以从人类迄今为止进行过的唯一系统、完整、成功的登月行动来观察这是一个多么伟大工程，那就是阿波罗登月计划。尽管前苏联作为美国最强有力的竞争对手也曾展开过月球行动，并且在某些领域它得到了世界第一的荣誉和至今还保持一些领域的世界先进性，如前苏联第一个成功发射了人造卫星、第一个把人类成功送入太空、第一个拍到了月球背面的照片，它的空间站技术至今还是世界最先进的，但它没有美国阿波罗计划那样系统、完整的登月工程，也最终没能把苏联宇航员送上月球，只是成功向月球发射了一些无人登月车。就冷战中美苏的太空竞争来看，苏联赢得了前期的优势，但美国则赢得了最终的胜利，并且，由于苏联国力不济，苏联和今天的俄罗斯在太空进程上明显迟缓，如苏联的和平号空间站最终难以为继而不得不坠落在南太平洋，俄罗斯的空间技术一度出现停滞，大量优秀科研工程人员流失，被美国和欧洲吸引走，而美国自阿波罗计划之后太空探索从未停止，几乎每天都在进步，我们经常会在电视上看到美国的各种太空新闻，人们对这些已经习以为常，但对许多大国的空间科学家和国家领导人而言，这是一件令人难以忍受的事情，但又都无可奈何，因为美国国力强盛，强盛的国力可以支持这一切。
阿波罗载人登月工程是迄今为止人类最伟大的计划之一，如同金字塔是古埃及帝国最宏伟的工程一样，阿波罗工程是美国继曼哈顿工程后又一伟大工程。这项计划由美国总统和国会及美国众多的政治精英、科学精英、大跨国公司等共同决定和实施，当然，它的一个大背景就是六七十年代苏联和美国的冷战需要，是一场名副其实的国家较量。这项计划具体由美国国家航空和航天局负责。
按照航天理论，阿波罗计划采用月球轨道交会法。首先用推力强大的土星五型运载火箭把重达50吨的登月航天器送入月球轨道，然后再使用航天器自身的小型火箭发动机在接近月球时进行反向推动，以便航天器能够减速，然后进入绕行月球的轨道；第三步是用航天器上搭载的登月舱载着两名宇航员降落在月球表面；第四步是在结束月球表面的活动后宇航员重新进入登月舱返回在月球轨道上等待他们的阿波罗航天器，最后返回地球。
阿波罗工程开始于1961年5月，至1972年12月整个工程结束，历时11年，其中有6次登月成功。整个阿波罗工程共耗资255亿美元，在阿波罗工程最高峰时期，共有2万家企业、200多所大学和近90家科研机构，总人数超过30万人。
阿波罗11号发射
自然，万事开头难，在将要进行第一次载人阿波罗飞行前，在一次发射演习的时候，航天器突然着火，3名宇航员没能像阿姆斯特朗那样幸运地名垂青史，而是惨死在燃烧中的阿波罗舱内。随后，阿波罗计划的1-6号都是不载人的地球轨道试验性飞行，直到1968年10月11日阿波罗7号才第一次进行载人飞行，搭载了3名宇航员，并且也只是进行绕地飞行，实际是一次载人试验飞行。飞船共载着3名宇航员绕地球飞行了163圈。然后阿波罗8号才开始飞向月球，它是一次载人月球探测飞行，也就是说它飞离地球轨道后进入了月球轨道，并成功地进行了绕月飞行，再返回地球。之后的阿波罗9号和阿波罗8号一样，也只是进行绕月飞行，检测登月舱，以求确保后来的正式登月能成功。阿波罗10号仍然在继续试验和检测，这次它前进的一小步是把登月舱降落到距离月球表面15公里的地方。直到1969年7月阿波罗11号才实现人类一次真正的登月，人类的脚步第一次踩在了月球上，阿姆斯特朗阿波罗11号在月球轨道上成为和加加林同样著名的宇航员。此后，美国又再接再厉成功地进行了5次登月行动，并带回了大量月球标本和数据。但其中1970年4月的阿波罗13号发生了氧气瓶爆炸事故，尽管宇航员最终安全地返回了地球，但13这个西方人厌恶的数字提醒了美国人，接下来的飞行可能会有失败的风险，毕竟六七十年代的登月科学技术还不是完全成熟，整个登月工程其实是一场政治工程，政治压力下的前进应该见好就收，适可而止，不要让戏剧以悲剧收场。毕竟美国人已经证明了自己的实力，取得了辉煌的成果。
在1972年12月阿波罗工程进行了最后一次飞行，即阿波罗17号登月，然后美国结束了整个阿波罗计划。阿波罗登月工程完整地进行了人类第一次登月行动，尽管在政治要求下有些勉为其难，但整个工程进行的很成功，先后将12名宇航员送上月球，这是一个庞大的系统工程，不仅仅美国由此获得了对苏联的空间优势，也不仅仅获得了大量月球的资料（阿波罗工程共为美国带回440千克月球岩石标本，还有大量的土壤标本；美国还在月球上放置了许多研究仪器，对月球的内部结构、太阳风等进行了大量研究），更大的成功在于整个阿波罗工程为美国奠定了未来的空间技术，并且整个工程涉及的领域如此之广，整个美国经济都得到带动，登月工程中开发出来的很多技术都转而大量地被转化在民用技术上，自然整个登月工程对美国军事科技的发展更无法形容，这和曼哈顿工程对美国的放大效果如出一辙。巴兹·奥尔德林在月球上阿波罗计划结束后至今再无人类登上月球。1972年后包括美国在内整个世界好像看完了一场星球大战影片一样，一切又都回到了没有月球的时代，人们突然好像失去了对月球的兴趣，回到了正常的地球生活中。美国的月球探测活动直到1994年才再次开始，那年美国发射了“克莱门汀”号月球探测器，之后1998年又发射了“月球探测者”号探测器。此后，世界各主要国家陆续开始制定自己的月球计划，显然，这才是真正的月球时代，阿波罗计划不过是场预演，欧洲是现代仅次于美国的实力集团，它的“smart-1”号月球探测器于2003年9月27日发射，正式标志欧洲不会错过新一轮登月淘金热的愿望。
整个阿波罗载人登月工程是一个大系统工程，非常复杂，并且许多技术都需要开发，为了保证登月的成功，每一个环节都需要论证、反复试验，包括的细节不计其数，从大计划来看可分为以下几个方面：
一、首先要拿出一个可行的总体登月方案：即先要进行工程论证，包括论证如何飞行、选择轨道、宇航器的总体要求、火箭的要求、登月舱的设计、如何返回等。自然，就是这样一个方案也不是论证后就可以按照图纸按部就班地进行的，这是人类第一次登月行动，没有经验可以借鉴，只能边论证边修改，从试验中得出最佳途径。如飞行方案就是从3种方案中最终确定了月球轨道交会这个方案；宇航器也不是单一的飞行器，而是包括了登月指挥舱、服务舱和登月舱三部分组成。
二、然后就是前期准备的各种配套计划，包括4个方面：①首先要发射一些月球探测器，以便了解月球飞行的各种数据和要求，这就是“徘徊者”号探测器计划（1961-1965年）。这个计划前后在5年时间里共发射9个探测器，在不同的月球轨道上拍摄月球表面状况的照片多达1.8万张，为登月考察了各个轨道以及确定了具体的登月地点。②第二个计划就是“勘测者”号探测器计划（1966-1968年）：这个计划的目的就是在“徘徊者”计划的基础上进行登月舱着陆测试，前后共发射5个自动探测器在月球各种不同的地表上进行软着陆试验，这些探测器发回了8.6万张照片，同时勘测了月球土壤的理化特性数据。③第三个计划就是“月球轨道环行器”计划（1966-19677年）：这个计划与第二个计划同期进行，共发射3个绕月飞行的探测器，目的是在40多个预选着陆区中选出适合的10个登陆点。④第四个计划就是“双子星座”号飞船计划（1965-1966年）：也是在同期进行，先后发射10艘各载2名宇航员的飞船，目的是研究出一套登月宇航员的生命保障系统和如何操作飞船、以及研究飞船的各种飞行动作，同时也是对登月宇航员的训练。
美国人在月球上插上美国国旗
三、研制出新的大推力运载火箭：由于月球距离地球有38-40万千米，这不同于以往的地球轨道飞行，对运载火箭的要求很高，尤其是推力上。这个工程就是研制出能把登月飞船送到月球轨道上的火箭，即“土星”系列火箭。这个计划分两步完成，首先是研制“土星”火箭的前期试验火箭，已获得各种数据；第二步是研制登月火箭，即实际用于发射的“土星”5号运载火箭，这是一个三级火箭，运载能力高达127吨，高度接近40层楼。
四、接下来就是进行各种试验飞行：如前所述，也是分为两步，先在1966-1968年进行了阿波罗1-6号的6次不载人飞行试验，即在地球轨道上测试飞船的指挥舱、服务舱和登月舱。第二部是在1968-1969年，发射了阿波罗7-9号飞船，这是在地球和月球轨道上进行载人飞行试验，包括进行登月舱与飞船分离、降落、返回、重新对接等各种试验。1969年5月18日发射的阿波罗10号飞船是最后的彩排，绕月飞行31圈，两名宇航员乘登月舱下降到离月面仅15.2公里的高度，几乎相当于实际登月。
五、第五就是研制登月飞船：也就是“阿波罗”号飞船，前面说过，它设计由指挥舱、服务舱和登月舱3个部分组成。
指挥舱——更确切地说应该是宇航员的生命保障和飞船控制中心。这是一个圆锥形的家伙，高3.2米，重约6吨。内部结构依照功能需要分三部分，即前中后舱3部分，中间的又称宇航员舱。前舱主要用于着陆、回收设备和姿态控制等；宇航员舱是一个密封舱，存有供宇航员生活14天的给养和救生设备；后舱主要用于控制飞船，装有10台姿态控制发动机、各种仪器、贮存箱、以及飞船的操作、导航、通讯等设备。
服务舱——这是一个圆筒形的舱体，高6.7米，直径4米，重约25吨，主要功能是为飞船提供动力和完成飞船与火箭的分离、及各舱的分离、对接任务，还包括完成轨道飞行时的各种姿态调整、变轨飞行等。
登月舱——包括两部分，即降落部分和返回部分，重14.7吨，宽4.3米，最大高度约7米。降落部分包括软着陆发动机、着陆腿和4个仪器舱组成；返回部分为为登月舱主体，主要用于承载宇航员和完成月面活动后驾驶返回月球轨道上的指挥舱，并完成对接，包括由航员座舱、返回发动机、推进剂贮箱、仪器舱、通讯和控制系统组成。
阿姆斯特朗
六、最后还有研制出各种适合在月球表面活动的科研工具：如适合在月球表面行驶的月球车，以便宇航员能在有限的时间里尽量勘测较大的范围而不是仅仅局限在登月舱脚下的一小块月面；宇航员还要钻取月球的岩石标本，阿波罗的宇航员曾经在月球上钻取了三米厚的月球岩芯，发现其有57层，而每一层又代表了一次陨石撞击；还要安置各种探测仪器，有的是探测月球内部的，如测量月球内部的震动和月球内核的热量等，有的则是要利用月球真空的表面测量太阳及观测宇宙；宇航员还要安置巨大的太阳能电池板，以便给各种仪器提供电力，诸如此类等等。
阿波罗工程从1961年开始，而阿姆斯特朗在月球上留下第一个脚印的时间是1969年7月20日，整个阿波罗行动到1972年结束，共计历时11年，其中近9年的时间是用来准备的，以美国当时的实力，经济上给与了阿波罗工程充分的支持，又可以说集中了美国大多数的科研力量尚且需要如此长的时间准备，与之相比，整个曼哈顿工程可谓小巫见大巫了。美国于1942年6月开始实施曼哈顿计划，旨在先于纳粹德国造出原子弹。当时美国和欧洲对核裂变反应的研究已经有过理论上和一些实验室研究，但仍需要集中除德国以外的所有盟国核物理学家，动员了10万人参加这一工程，历时3年，耗资20亿美元，终于在二战结束前的1945年7月16日成功地进行了世界上第一次核爆炸，并进一步制造出两颗可以投入战争的原子弹，这两颗原子弹在日本的广岛和长崎制造了人类第一次核战争。可见，阿波罗工程远比曼哈顿工程要复杂艰难的多。这点也说明为什么美国在阿波罗计划之后再也没有把人送上月球，世界其他国家更是根本连一个登月计划都没有，这种情况直到本世纪开始才重新得到世界的重视，但就是这样，依照美国的科技水平和经济能力，美国宣布也要到2018年才能重新回到月球，也就是说在人类第一次登月后50年才能再次登月，这才是与科技水平相适应的。也许还是阿姆斯特朗那句广为人知的话是最好的阿波罗工程的总结：“这是我的一小步，却是人类的一大步！”