前苏联于1957年抢先发射世界上第一颗人造地球卫星之后，又于1961年把人类第一名航天使者送上地球轨道。从表面上看，前苏联在航天领域屡拿金牌，遥遥领先。这大大刺激了技术力量雄厚的美国人，连美国总统肯尼迪也惊呼：“我们落后了！”
为谋求和保持“空间领先”地位，在“空间竞赛”中战胜苏联，美国自1958年成立宇航局以来实施了一系列载人航天计划。
“水星”计划
“水星”计划是美国1958年开始实施的第一个载人航天计划。鉴于当时与苏联竞争紧迫形势，该计划的基本指导思想是尽可能利用已经掌握的技术和成果，以最快的速度和简单可靠的方式抢先把人送上天。但事实上，当苏联于1961年4月12日把航天员加加林送上天成功地完成轨道飞行时，“水星”飞船尚处于无人试验阶段，直到1962年才进行首次载人轨道飞行。“水星”计划于1963年结束，共完成25次飞行试验，其中包括4次动物飞行，2次载人弹道飞行，4次载人轨道飞行，耗资约4亿美元。
美国通过“水星”计划证明人能够在空间环境中生存和有效地驾驶飞船，也取得了载人飞船设计的初步经验。但是在这一回合的载人航天竞争中输给了苏联，突出表现为载人上天的时间落后于苏联，航天运载能力也处于劣势。为改变这种局面，经美国航宇局和冯·布劳恩等火箭专家论证，提出美国在60年代经过努力能够达到而又刚好超出苏联能力的目标是载人登月。
“双子星座”计划
作为从“水星”到“阿波罗”计划之间过渡，美国于1961年11月至1966年11月实施了“双子星座”计划。其主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。该计划历时5年，完成了10次环地轨道载人飞行，每次2人，共花费12.8亿美元。此外，美国为实施“阿波罗”计划还研制了“徘徊者”、“勘测者”、“月球轨道环行器”无人月球探测器、土星族重型运载火箭，以及由逃逸系统、指令舱、服务舱和登月舱组成的阿波罗飞船，这些工作为1969年把人送上月球奠定了坚实的技术基础。
为研制大型运载火箭，著名的火箭专家布劳恩及其4人小组划归国家航空航天局。政府同时为“土星-5”号火箭的研制经费拨款1.4亿美元。在以后的日子里，尽管失败、事故和来自某些方面的苛刻批评接连不断，但美国人民和他们的政府在支持“阿波罗”的计划中从来没有动摇过。他们下定决心，一定要“把苏联人摔倒在月球上”，以雪屡屡败北之耻。
“阿波罗”计划
为了打破前苏联的航天优势，1961年5月25日美国总统肯尼迪批准了航空航天局的登月计划，并在国会上大胆地提出了在1970年以前先于前苏联把人送上月球的任务。肯尼迪以一种历届美国总统都没有的坦率态度警告美国人民，除非他们具有跑完全程的毅力，否则就不要接受这项任务。这项任务就是后来以希腊神话中太阳神的名字命名的著名的“阿波罗”载人登月探险计划。
肯尼迪的继任者约翰逊也坚定不移地关心和支持“阿波罗”计划，甚至于当这一计划连在政治上的收益都被怀疑时，也不动摇。自第二次世界大战后，在美国还没有一项国家政策受到过这样持久的、坚定的支持。
“阿波罗”计划早在1957年便开始设想。1960年左右曾认为登月的途径无外乎两种：一种是“直接登上月球”，一种是从地球轨道发射站上发射。后来兰利实验室的一个名叫霍搏尔特的工程师提出了一条全然不同的月球轨道会合方案，就是用一艘比较小的航天飞船从月球轨道上下降到月球上，完成探险任务之后再在月球轨道上与母船会合对接，返回地球。经过一场激烈的内部大争论之后，霍博尔特的设想被采纳了。据较保守的估计，这一技术途径使“阿波罗”的登月着陆至少提前了两年。
“阿波罗”计划是一项宏伟庞大的任务。从1961年开始实施至1972年结束，大约有40万人和2万多家公司参加，共花费239.15亿美元，先后完成6次登月飞行，把12人送上月球并安全返回地面。它不仅实现了美国赶超苏联的政治目的，同时也带动了美国科学技术特别是推进、制导、结构材料、电子学和管理科学的发展。但是，“阿波罗”计划耗资太大，几乎占用了航宇局60年代部经费的3/5，严重影响了美国空间科学和空间应用领域的发展，迫使美国重新考虑下一步的航天目标。
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