✨Apollo 11

Apollo 11 (16–24 tháng 7 năm 1969) là chuyến bay vào vũ trụ của Hoa Kỳ đã lần đầu tiên đưa con người đặt chân lên bề mặt Mặt Trăng. Chỉ huy Neil Armstrong cùng với Phi công Mô-đun Mặt Trăng Buzz Aldrin hạ cánh xuống trên Mô-đun Mặt Trăng Eagle vào lúc 20:17 UTC ngày 20 tháng 7 năm 1969. Armstrong là người đầu tiên đặt chân lên bề mặt sau 6 giờ 39 phút, vào lúc 02:56 ngày 21 tháng 7 (UTC). 19 phút sau, Aldrin tham gia cùng ông và cả hai đã dành khoảng hai tiếng rưỡi để khám phá địa điểm mà họ đặt tên là Tranquility Base lúc hạ cánh. Hai phi hành gia thu thập vật chất Mặt Trăng mang về Trái Đất trong khi phi công Michael Collins bay vòng quanh quỹ đạo thiên thể này trên mô-đun chỉ huy Columbia. Họ ở lại bề mặt trong 21 giờ, 31 phút trước khi bay lên để ghép nối lại với Columbia.

Được phóng lên bằng tên lửa Saturn V tại Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào 13:32 ngày 16 tháng 7 (UTC), đây là chuyến bay có người lái thứ năm trong chương trình Apollo của NASA. Tàu vũ trụ Apollo gồm có ba phần: một mô-đun chỉ huy (CM) với cabin dành cho ba hành gia, đây là phần duy nhất quay trở lại Trái Đất; một mô-đun dịch vụ (SM) cung cấp cho mô-đun chỉ huy lực đẩy, điện năng, oxy và nước; và một Mô-đun Mặt Trăng (LM) gồm hai tầng – tầng hạ cánh (descent stage) để đáp xuống Mặt Trăng và tầng cất cánh (ascent stage) giúp đưa phi hành gia trở lại quỹ đạo Mặt Trăng.

Sau khi được phóng về phía vệ tinh tự nhiên của Trái Đất bằng thứ ba của tên lửa đẩy Saturn V, các phi hành gia đã tách tầng này khỏi phi thuyền và du hành trong ba ngày tới khi đạt đến quỹ đạo Mặt Trăng. Tiếp đó, Armstrong cùng Aldrin di chuyển sang Eagle và đổ bộ xuống Biển Tĩnh Lặng vào ngày 20 tháng 7. Khi hoàn thành nhiệm vụ, họ sử dụng tầng cất cánh của Eagle để bay lên khỏi bề mặt và hội ngộ với Collins đang ở bên trong mô-đun chỉ huy. Phi hành đoàn đã loại bỏ Eagle trước khi thực hiện các thao tác nhằm đẩy Columbia ra khỏi quỹ đạo Mặt Trăng, đưa con tàu vào đường bay hướng về hành tinh xanh. Ngày 24 tháng 7, sau hơn tám ngày ở trên vũ trụ, ba phi hành gia trở về Trái Đất và splashdown xuống Thái Bình Dương.

Trên sóng trực tiếp trước khán giả toàn cầu về sự kiện đặt bước chân đầu tiên lên bề mặt Mặt Trăng, Armstrong đã phát biểu câu nói nổi tiếng, "Đây là bước đi nhỏ bé của [một] con người, nhưng là bước tiến khổng lồ của cả nhân loại".

Bối cảnh

Cuối thập niên 1950 đầu thập niên 1960, Hoa Kỳ tham gia vào Chiến tranh Lạnh, một cuộc cạnh tranh địa chính trị với Liên Xô. Ngày 4 tháng 10 năm 1957, Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên mang tên Sputnik 1. Thành công bất ngờ này đã khơi dậy nỗi lo ngại và trí tưởng tượng trên khắp thế giới. Nó không chỉ chứng minh rằng Liên Xô có khả năng phóng vũ khí hạt nhân xuyên lục địa, mà còn thách thức những tuyên bố của Mỹ về ưu thế quân sự, kinh tế và công nghệ. Phi vụ phóng đã gây ra khủng hoảng Sputnik, đồng thời mở đầu Cuộc chạy đua vào vũ trụ nhằm chứng tỏ siêu cường nào sẽ đạt được khả năng du hành vũ trụ vượt trội. Đáp lại thách thức từ Sputnik, Tổng thống Dwight D. Eisenhower thành lập Cơ quan Hàng không và Vũ trụ Hoa Kỳ (NASA), đồng thời cho tiến hành Dự án Mercury, chương trình không gian có mục tiêu đưa con người lên quỹ đạo Trái Đất. Tuy nhiên vào ngày 12 tháng 4 năm 1961, phi hành gia Liên Xô Yuri Alekseyevich Gagarin đã trở thành người đầu tiên đi vào vũ trụ và bay vòng quanh Địa Cầu. Gần một tháng sau, vào ngày 5 tháng 5 năm 1961, Alan Shepard trở thành người Mỹ đầu tiên đi vào không gian thông qua một chuyến bay dưới quỹ đạo kéo dài 15 phút. Sau khi được thu hồi trên Đại Tây Dương, ông đã nhận cuộc gọi chúc mừng từ người kế nhiệm của Eisenhower là John F. Kennedy.

Do Liên Xô sở hữu tên lửa đẩy hạng nặng hơn, nên giữa các lựa chọn mà NASA đưa ra, Kennedy đã xác định một thách thức nằm ngoài khả năng của thế hệ tên lửa hiện có, thứ mà Hoa Kỳ và Liên Xô đều sẽ bắt đầu từ vị trí như nhau. Để đạt được mục tiêu này, nước Mỹ sẽ cần phải tiến hành một sứ mệnh có người lái lên vệ tinh tự nhiên của Trái Đất.

Ngày 25 tháng 5 năm 1961, Kennedy có bài phát biểu trước Quốc hội Hoa Kỳ về "Những Nhu cầu Cấp thiết của Quốc gia" (Urgent National Needs). Ông tuyên bố:

Ngày 12 tháng 9 năm 1962, trước đám đông khoảng 40.000 người tại sân vận động của Đại học Rice ở Houston, Texas, Kennedy đã có một bài phát biểu khác về nỗ lực không gian của Mỹ. Phần giữa của bài diễn văn được trích dẫn khá rộng rãi, với nội dung như sau:

thumb|left|upright|alt=Kennedy, in a blue suit and tie, speaks at a wooden podium bearing the seal of the President of the United States. Vice President Lyndon Johnson and other dignitaries stand behind him.|Tổng thống [[John F. Kennedy phát biểu tại Đại học Rice vào ngày 12 tháng 9 năm 1962]] Mặc dù vậy, đề xuất này đã vấp phải sự phản đối của nhiều người Mỹ và bị Norbert Wiener, một nhà toán học tại Viện Công nghệ Massachusetts, gọi là "moondoggle". Nỗ lực đưa người lên Mặt Trăng của Kennedy có tên là Dự án Apollo. Khi gặp gỡ Thủ tướng Liên Xô Nikita Sergeyevich Khrushchyov vào tháng 6 năm 1961, ông đã đề xuất biến cuộc đổ bộ Mặt Trăng thành một dự án chung, nhưng Khrushchyov lại không chấp nhận lời đề nghị này. Kennedy có bài phát biểu trước Đại Hội đồng Liên Hợp Quốc vào ngày 20 tháng 9 năm 1963, tại đó ông lại đề xuất một chuyến thám hiểm chung lên Mặt Trăng. Tuy nhiên, ý tưởng đã bị hủy bỏ sau khi Kennedy qua đời.

Tháng 7 năm 1962, người đứng đầu NASA James E. Webb thông báo sử dụng chiến lược điểm hẹn quỹ đạo Mặt Trăng và tàu vũ trụ Apollo sẽ bao gồm ba thành phần chính: một mô-đun chỉ huy với cabin dành cho ba hành gia, đây là phần duy nhất quay trở lại Trái Đất; một mô-đun dịch vụ cung cấp cho mô-đun chỉ huy lực đẩy, điện năng, oxy và nước; và một Mô-đun Mặt Trăng gồm hai tầng – tầng hạ cánh để đáp xuống Mặt Trăng và tầng cất cánh giúp đưa phi hành gia trở lại quỹ đạo Mặt Trăng. Thiết kế này có thể được phóng bằng một chiếc tên lửa Saturn V, vốn vẫn đang trong giai đoạn phát triển vào thời điểm ấy.

Các công nghệ và kỹ thuật mà Apollo sử dụng đều được phát triển từ Dự án Gemini. Chương trình Apollo có thể khởi động là nhờ NASA đã áp dụng những tiến bộ mới trong linh kiện bán dẫn, bao gồm transistor hiệu ứng trường kim loại-oxit bán dẫn (MOSFET) trong chương trình Interplanetary Monitoring Platform (IMP) và chíp vi mạch (IC) silicon cho Máy tính Dẫn đường Apollo (AGC).

Dự án Apollo đã đột ngột bị tạm ngừng do vụ hỏa hoạn Apollo 1 vào ngày 27 tháng 1 năm 1967, trong đó các phi hành gia Gus Grissom, Ed White và Roger B. Chaffee đều tử nạn, theo sau là một cuộc điều tra về tính an toàn của chương trình. Tháng 10 năm 1968, mô-đun chỉ huy được đánh giá trong sứ mệnh Apollo 7, và đến tháng 12 thì được thử nghiệm trên quỹ đạo Mặt Trăng trong nhiệm vụ Apollo 8. Tháng 3 năm 1969, Apollo 9 đưa LM vào kiểm tra trên quỹ đạo Trái Đất. Hai tháng sau, Apollo 10 tiến hành một "cuộc tổng duyệt" trên quỹ đạo Mặt Trăng. Đến tháng 7 năm 1969, mọi thứ đều đã sẵn sàng để Apollo 11 thực hiện bước cuối cùng: hạ cánh xuống Mặt Trăng.

Dù Liên Xô dường như đang giành chiến thắng trong Cuộc đua vào vũ trụ bằng cách đánh bại Hoa Kỳ và giành vị trí dẫn đầu, nhưng ưu thế này đã không còn sau khi Mỹ tiến hành chương trình Gemini và Liên Xô thất bại trong việc phát triển tên lửa đẩy N1, thứ có thể so sánh với Saturn V. Do đó, họ cố gắng tìm cách đánh bại Hoa Kỳ trong việc đưa vật chất Mặt Trăng trở về Trái Đất bằng tàu thăm dò không người lái. Ngày 13 tháng 7, ba ngày sau phi vụ phóng Apollo 11, Liên bang Xô viết tiến hành nhiệm vụ Luna 15, thành công đưa tàu vũ trụ lên quỹ đạo Mặt Trăng trước Apollo 11. Trong quá trình hạ cánh, một sự cố đã khiến Luna 15 rơi xuống Mare Crisium, khoảng hai giờ trước khi Armstrong và Aldrin cất cánh từ bề mặt để bắt đầu hành trình trở về nhà. Kính viễn vọng vô tuyến Nuffield Radio Astronomy Laboratories ở Anh đã ghi lại các tín hiệu từ Luna 15 trong quá trình hạ cánh và công bố những dữ liệu này vào tháng 7 năm 2009, nhân kỷ niệm 40 năm sứ mệnh Apollo 11.

Nhân sự

Phi hành đoàn chính

Ngày 20 tháng 11 năm 1967, NASA công bố danh sách phi hành đoàn dự phòng cho sứ mệnh Apollo 9 theo phân công ban đầu, trong đó có Chỉ huy Neil Armstrong, Phi công Mô-đun Chỉ huy (CMP) Jim Lovell và Phi công Mô-đun Mặt Trăng (LMP) Buzz Aldrin. Lovell và Aldrin từng bay cùng nhau trước đó trên Gemini 12. Do sự chậm trễ trong thiết kế và sản xuất LM, hai nhiệm vụ Apollo 8 và Apollo 9 đã hoán đổi phi hành đoàn chính và dự phòng với nhau, trong đó đội của Armstrong đóng vai trò dự phòng trên Apollo 8. Theo trình tự luân phiên phi hành đoàn của chương trình, Armstrong sẽ là chỉ huy cho nhiệm vụ Apollo 11.

Tuy nhiên, CMP của Apollo 8 là Michael Collins lại bắt đầu gặp vấn đề về chân. Các bác sĩ chẩn đoán là do có một khối u xương nằm giữa đốt sống thứ năm và thứ sáu cần phải phẫu thuật. Lovell thay thế vị trí của Collins trong phi hành đoàn Apollo 8 và khi hồi phục, ông đã gia nhập đội của Armstrong với tư cách là CMP. Apollo 11 là sứ mệnh thứ hai của Mỹ mà tất cả các thành viên phi hành đoàn đều có kinh nghiệm du hành vũ trụ trước đó (sứ mệnh đầu tiên là Apollo 10).

Deke Slayton từng cho Armstrong lựa chọn thay thế Aldrin bằng Lovell vì một số người cho rằng Aldrin khó làm việc cùng. Tuy không có vấn đề gì khi làm việc với Aldrin nhưng Armstrong đã suy nghĩ một ngày trước khi từ chối. Ông cho rằng Lovell xứng đáng được chỉ huy nhiệm vụ của riêng mình (về sau là Apollo 13).

Phi hành đoàn chính của Apollo 11 không hề có tinh thần vui vẻ và gần gũi như Apollo 12. Thay vào đó, họ chỉ tạo nên một mối quan hệ làm việc ở mức hòa nhã. Armstrong nổi tiếng là một người hờ hững. Vốn tự coi mình là người đơn độc, Collins thừa nhận đã từ chối những nỗ lực của Aldrin nhằm tạo ra một mối quan hệ thân mật hơn. Aldrin và Collins gọi tổ bay là "những người lạ tử tế". Armstrong không đồng ý với đánh giá này và cho biết "tất cả các phi hành đoàn mà tôi từng tham gia đều làm việc với nhau rất tốt".

Phi hành đoàn dự phòng

Phi hành đoàn dự phòng bao gồm Chỉ huy Lovell, CMP William Anders và LMP Haise. Anders từng bay cùng Lovell trên Apollo 8. Đầu năm 1969, Anders nhận một công việc tại Hội đồng Vũ trụ Quốc gia (National Aeronautics and Space Council) và sẽ bắt đầu làm từ tháng 8 cùng năm. Ông thông báo đến lúc đó mình sẽ giải nghệ nghiệp phi hành gia. Ken Mattingly đã được di chuyển từ đội hỗ trợ vào huấn luyện song song với Anders như CMP dự phòng trong trường hợp Apollo 11 bị trì hoãn vượt quá lịch phóng là tháng 7, vì khi ấy thì Anders sẽ không thể tiếp tục tham dự.

Theo trình tự luân phiên phi hành đoàn thông thường của chương trình Apollo, Lovell, Mattingly và Haise sẽ bay trên Apollo 14, nhưng do một vấn đề liên quan đến tổ bay của Apollo 13 và để có nhiều thời gian huấn luyện hơn cho Alan Shepard nên cả ba đều đã bị đẩy xuống Apollo 11. Mattingly sau đó được thay thế bằng Jack Swigert.

Phi hành đoàn hỗ trợ

Trong các dự án Mercury và Gemini, mỗi sứ mệnh đều có một phi hành đoàn chính và dự phòng. Đối với Apollo, sẽ có thêm một phi hành đoàn hỗ trợ. Đội hỗ trợ giúp duy trì kế hoạch bay, các danh sách kiểm tra và quy tắc sứ mệnh, đồng thời đảm bảo đội chính và dự phòng sẽ được thông báo về mọi sự thay đổi. Họ đã phát triển các thủ tục cho thiết bị mô phỏng, đặc biệt là những tình huống khẩn cấp, giúp các tổ bay có thể tập trung thực hành và thành thạo. Đối với Apollo 11, phi hành đoàn hỗ trợ bao gồm Ken Mattingly, Ronald Evans và Bill Pogue.

Liên lạc viên khoang vũ trụ

thumb|CAPCOM [[Charles Duke (trái) cùng với các thành viên đội dự phòng Jim Lovell và Fred Haise đang lắng nghe trong quá trình hạ cánh của Apollo 11]]

Liên lạc viên khoang vũ trụ (capsule communicator, viết tắt là CAPCOM) là một phi hành gia tại Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh ở Houston, Texas, người duy nhất liên lạc trực tiếp với tổ bay. Đối với Apollo 11, các CAPCOM là Charles Duke, Ronald Evans, Bruce McCandless II, James Lovell, William Anders, Ken Mattingly, Fred Haise, Don L. Lind, Owen K. Garriott và Harrison Schmitt.

Giám đốc chuyến bay

Các giám đốc chuyến bay của sứ mệnh này gồm có:

Nhân sự chủ chốt khác

Một số nhân sự khác đóng vai trò quan trọng trong sứ mệnh Apollo 11 có:

Chuẩn bị

Huy hiệu

thumb|Huy hiệu của Apollo 11|187x187px

Huy hiệu sứ mệnh Apollo 11 do Collins thiết kế. Ông mong muốn một biểu tượng cho "việc đổ bộ Mặt Trăng trong hòa bình của nước Mỹ". Theo gợi ý của Lovell, ông chọn đại bàng đầu trắng – quốc điểu Hoa Kỳ – làm biểu tượng. Một người hướng dẫn thiết bị mô phỏng là Tom Wilson kiến nghị nên đặt cành olive trong mỏ chim để đại diện cho sứ mệnh hòa bình này. Collins đã thêm vào đó khung cảnh Mặt Trăng, với Trái Đất nằm ở đằng xa. Ánh sáng Mặt Trời chiếu tới trong bức ảnh bị đặt ở hướng sai; phần tối lẽ ra nên nằm ở phía dưới thay vì bên trái của hành tinh xanh. Aldrin, Armstrong và Collins quyết định giữ lại màu sắc tự nhiên của chim đại bàng và Mặt Trăng, đồng thời khung viền sẽ có màu xanh dương và vàng. Armstrong quan ngại chữ "eleven" (mười một) có thể gây khó hiểu cho những người không nói tiếng Anh, nên họ đã chọn dòng chữ "Apollo 11". Họ cũng không đặt tên mình lên miếng vá, như vậy nó sẽ "đại diện cho tất cả những người đã làm việc để hướng tới mục tiêu đổ bộ xuống Mặt Trăng".

Phần ảnh minh họa do một nhân viên tại Trung tâm Tàu vũ trụ có Người lái (MSC) đảm nhận, sau đó được gửi tới các quan chức NASA để phê duyệt. Tuy nhiên, mẫu thiết kế ấy đã bị từ chối. Bob Gilruth, giám đốc MSC cho rằng móng vuốt của con đại bàng trông "quá hiếu chiến". Sau vài cuộc thảo luận, cành olive được dời xuống móng vuốt. Khi đồng đô la Eisenhower ra mắt vào năm 1971, mặt sau của nó đã dựa trên thiết kế con đại bàng từ miếng vá sứ mệnh. Thiết kế này cũng được sử dụng cho đồng đô la Susan B. Anthony vào năm 1979.

Tín hiệu gọi

thumb|Buồng lái nguyên bản của mô-đun chỉ huy (CM) với ba chỗ ngồi, hiện được lưu giữ tại [[Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Quốc gia Smithsonian|Bảo tàng Hàng không và Vũ trụ Quốc gia. Hình ảnh có độ phân giải rất cao này do Viện Smithsonian chụp vào năm 2007.]] Sau khi phi hành đoàn Apollo 10 đặt tên cho tàu vũ trụ của họ là Charlie Brown và Snoopy, trợ lý giám đốc phụ trách vấn đề quan hệ công chúng Julian Scheer đã viết thư cho George Low, Quản lý Văn phòng Chương trình Tàu vũ trụ Apollo tại MSC, khuyến nghị tổ bay Apollo 11 nên bớt tùy tiện hơn trong việc đặt tên phi thuyền. Cái tên Snowcone (kem đá bào) đã được sử dụng cho CM và Haysack (đống rơm) cho LM trong cả truyền thông nội bộ và bên ngoài ở giai đoạn lên kế hoạch của sứ mệnh.

LM được đặt tên Eagle (đại bàng) theo chi tiết nổi bật trên huy hiệu nhiệm vụ. Thông qua gợi ý từ Scheer, tên gọi của CM sẽ là Columbia, dựa trên khẩu pháo khổng lồ Columbiad dùng để phóng phi thuyền (cũng từ Florida) trong tiểu thuyết năm 1865 Từ Trái Đất đến Mặt Trăng của Jules Verne. Nó cũng ám chỉ Columbia, một tên gọi lịch sử của Hoa Kỳ. Trong cuốn sách năm 1976, Collins cho rằng Columbia là chỉ Cristoforo Colombo.

Vật lưu niệm

thumb|alt=see caption|Huy chương Robbins bạc bay trên Apollo 11

Các phi hành gia đều mang theo bộ vật dụng cá nhân ưa thích (personal preference kit, viết tắt là PPK), những chiếc túi nhỏ đựng đồ dùng cá nhân quan trọng mà họ muốn đem theo trong sứ mệnh. 5 PPK đã được mang lên Apollo 11: ba túi (mỗi phi hành gia mang một cái) cất trên Columbia trước khi phóng và hai túi trên Eagle.

PPK trên LM của Neil Armstrong chứa một mảnh gỗ từ cánh quạt và mảnh vải từ cánh máy bay Wright Flyer của anh em nhà Wright, cùng với một chiếc ghim phi hành gia có đính kim cương mà các góa phụ của tổ bay Apollo 1 đã tặng cho Slayton. Chiếc ghim này dự định sẽ bay trên sứ mệnh xấu số ấy và sau đó mới đưa cho ông, nhưng sau thảm kịch trên bệ phóng và tang lễ của các phi hành gia tử nạn, các góa phụ quyết định trao chiếc ghim cho Slayton. Armstrong là người mang nó lên Apollo 11.

Lựa chọn địa điểm

Ngày 8 tháng 2 năm 1968, Hội đồng Lựa chọn Địa điểm Apollo (Apollo Site Selection Board) của NASA thông báo năm bãi đáp tiềm năng. Đây là thành quả của hai năm nghiên cứu dựa trên việc chụp ảnh độ phân giải cao bề mặt Mặt Trăng bởi năm tàu thăm dò không người lái của chương trình Lunar Orbiter và thông tin về các điều kiện bề mặt thu được từ chương trình Surveyor. Các kính thiên văn tốt nhất trên Trái Đất không thể xử lý được những đặc điểm với độ phân giải mà Dự án Apollo yêu cầu. Bãi đáp mục tiêu phải nằm gần xích đạo Mặt Trăng để giảm thiểu đến mức tối đa lượng thuốc phóng cần thiết, không có chướng ngại vật nhằm tối thiểu hóa các thao tác, và cần phải phẳng để rút gọn nhiệm vụ của radar hạ cánh. Giá trị khoa học không được xem xét đến trong trường hợp này.

Phần lớn những khu vực trông có vẻ hứa hẹn trên những bức ảnh chụp từ Trái Đất hóa ra lại hoàn toàn không phù hợp. Yêu cầu ban đầu là bãi đáp không được có hố thiên thạch đã phải nới lỏng vì không tìm thấy địa điểm nào như vậy. Có năm địa điểm triển vọng: Site 1 và 2 nằm ở Biển Tĩnh Lặng (Mare Tranquillitatis); Site 3 ở Central Bay (Sinus Medii); Site 4 và 5 ở Đại Dương Bão Tố (Oceanus Procellarum).

Lựa chọn người đặt bước chân đầu tiên

Trong buổi họp báo đầu tiên ngay sau khi công bố phi hành đoàn Apollo 11, câu hỏi thứ nhất chính là, "Ai trong số những quý ông đây sẽ là người đầu tiên đặt chân lên bề mặt Mặt Trăng?". Slayton trả lời vấn đề đó vẫn chưa được quyết định, sau đó Armstrong thêm vào rằng chuyện này "không phải dựa trên mong muốn cá nhân".

Một trong những phiên bản đầu tiên của danh sách kiểm tra thoát hiểm yêu cầu phi công mô-đun Mặt Trăng phải rời khỏi tàu vũ trụ trước người chỉ huy, tương tự như những gì đã được thực hiện trong các sứ mệnh Gemini, nơi người chỉ huy không bao giờ tiến hành việc đi bộ ngoài không gian. Các phóng viên từng viết vào đầu năm 1969 rằng Aldrin sẽ là người đầu tiên bước đi trên Mặt Trăng. Sau khi nghe nói Armstrong sẽ là người đầu tiên vì Armstrong là thường dân, Aldrin trở nên vô cùng tức giận. Ông đã cố gắng thuyết phục các phi công mô-đun Mặt Trăng khác nhưng họ chỉ phản ứng lại một cách hoài nghi và cho rằng đây là một chiến dịch vận động hành lang. Nhằm cố gắng ngăn chặn xung đột giữa các bộ phận, Slayton giải thích với Aldrin rằng vì Armstrong là chỉ huy nên ông ấy sẽ làm người đầu tiên. Quyết định được công bố trong một cuộc họp báo vào ngày 14 tháng 4 năm 1969.

Trong nhiều thập kỷ, Aldrin tin rằng quyết định cuối cùng phần lớn phụ thuộc vào vị trí cửa sập của mô-đun Mặt Trăng. Do phải mặc vào bộ đồ du hành và tàu vũ trụ thì lại quá nhỏ, việc thao tác để đi ra khỏi phi thuyền sẽ rất khó khăn. Tổ bay đã tiến hành một tình huống mô phỏng trong đó Aldrin là người rời tàu trước, nhưng ông đã làm hỏng thiết bị mô phỏng khi đang cố thoát ra. Dù chừng ấy là đủ để những người lập kế hoạch sứ mệnh đưa ra quyết định, cả Aldrin và Armstrong đều không hay biết gì về lựa chọn này cho đến cuối mùa xuân. Slayton nói với Armstrong rằng kế hoạch là để ông rời khỏi tàu vũ trụ trước, nếu ông đồng ý. Armstrong đáp, "Đúng, cách đó được đấy".

Phương tiện truyền thông cáo buộc Armstrong đã sử dụng đặc quyền của người chỉ huy để bước khỏi tàu vũ trụ trước. Trong cuốn tự truyện năm 2001 của mình, Chris Kraft tiết lộ một cuộc họp đã diễn ra giữa Gilruth, Slayton, Low và chính ông để đảm bảo Aldrin sẽ không phải là người đầu tiên đi bộ trên Mặt Trăng. Họ tranh luận rằng người này cần phải điềm tĩnh và ít nói như Charles Lindbergh. Họ quyết định thay đổi kế hoạch bay để viên chỉ huy là người đầu tiên bước ra khỏi tàu vũ trụ.

Trước ngày phóng

thumb|upright=1.3|left|Saturn V SA-506, chiếc tên lửa mang phi thuyền Apollo 11, đang rời [[Tòa nhà Lắp ráp Phương tiện đi đến Tổ hợp Phóng 39.]]

Tầng cất cánh của LM-5 Eagle đến Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào ngày 8 tháng 1 năm 1969, còn tầng hạ cánh đến nơi bốn ngày sau đó. CSM-107 Columbia thì có mặt vào ngày 23 tháng 1. Đã có một số khác biệt giữa Eagle và LM-4 Snoopy của Apollo 10; Eagle sở hữu một ăng-ten vô tuyến VHF giúp giao tiếp với các phi hành gia trong quá trình EVA trên bề mặt Mặt Trăng; động cơ cất cánh nhẹ hơn; thiết bị hạ cánh được bảo vệ nhiệt tốt hơn; và một gói chứa các dụng cụ thí nghiệm khoa học gọi là Early Apollo Scientific Experiments Package (EASEP). Thay đổi duy nhất trong cấu hình của mô-đun chỉ huy là việc loại bỏ một số lớp cách nhiệt ở cửa sập phía trước. CSM được ghép lại vào ngày 29 tháng 1, sau đó di chuyển từ tòa nhà Operations and Checkout Building tới Tòa nhà Lắp ráp Phương tiện vào ngày 14 tháng 4. Khoảng một giờ sau, đội ngũ closeout cũng rời khỏi tổ hợp phóng sau khi chốt cửa sập và cabin được thanh lọc, điều áp. Quá trình đếm ngược bắt đầu tự động lúc 3 phút 27 giây trước khi phóng. Hơn 450 nhân viên đã có mặt tại các bảng điều khiển trong phòng đốt cháy (firing room).

Sứ mệnh

Phi vụ phóng và chuyến bay tới quỹ đạo Mặt Trăng

alt=|thumb|Phương tiện phóng Saturn V của Apollo 11 cất cánh mang theo các phi hành gia Neil A. Armstrong, Michael Collins và Edwin E. Aldrin Jr. vào 9:32 EDT ngày 16 tháng 7 năm 1969.

Ước tính có khoảng một triệu khán giả đã theo dõi phi vụ phóng tàu Apollo 11 từ các xa lộ và bãi biển gần đó. Những nhân vật nổi bật có mặt bao gồm Tham mưu trưởng Lục quân Hoa Kỳ, Tướng William Westmoreland, bốn thành viên nội các, 19 thống đốc bang, 40 thị trưởng, 60 đại sứ và 200 nghị sĩ quốc hội. Phó Tổng thống Spiro Agnew thì theo dõi vụ phóng cùng vợ chồng cựu Tổng thống Lyndon B. Johnson. Ngoài ra còn có khoảng 3.500 đại diện truyền thông xuất hiện, trong đó hai phần ba đến từ Mỹ và phần còn lại đến từ 55 quốc gia khác. Buổi phóng tàu được truyền hình trực tiếp ở 33 quốc gia, với lượng người xem chỉ tính riêng ở Mỹ là 25 triệu. Nhiều người trên khắp thế giới còn lắng nghe qua các chương trình phát thanh. Tổng thống Richard Nixon theo dõi từ văn phòng ở Nhà Trắng cùng với cùng với sĩ quan liên lạc NASA, phi hành gia Apollo Frank Borman.

Saturn V AS-506 phóng Apollo 11 lên vào 13:32:00 UTC (9:32:00 EDT) ngày 16 tháng 7 năm 1969. Trong 30 quỹ đạo tiếp theo, phi hành đoàn trông thấy quang cảnh thoáng qua của bãi đáp ở phía nam Biển Tĩnh Lặng, nằm cách hố va chạm Sabine D về phía tây nam. Địa điểm này được chọn một phần là nhờ kết quả thu về từ các tàu đổ bộ tự động Ranger 8 và Surveyor 5 cũng như tàu lập bản đồ Lunar Orbiter, vốn cho thấy nó tương đối bằng phẳng và nhẵn. Một nguyên nhân nữa là Site 2 không có khả năng gây ra thách thức cho việc đổ bộ hay những chuyến EVA. Nơi này nằm cách bãi đáp của Surveyor 5 khoảng về phía đông nam và cách điểm va chạm của Ranger 8 khoảng về phía tây nam.

Bay xuống Mặt Trăng

thumb|upright=1.2|left|Columbia trên quỹ đạo Mặt Trăng, chụp từ Eagle|alt=The top of the silvery command module is seen over a grey, cratered lunar surface

12:52:00 UTC ngày 20 tháng 7, Aldrin, Armstrong đi vào Eagle và chuẩn bị những bước cuối cùng để bay xuống Mặt Trăng. Lúc 17:44:00, Eagle tách khỏi Columbia còn Collins một mình ở lại trên CM. Ông kiểm tra Eagle khi nó quay tròn trước mặt để đảm bảo con tàu không bị hư hại và chân đáp được triển khai đúng cách. Armstrong đã thốt lên: "Eagle [đại bàng] có cánh này!".

Khi quá trình bay xuống bắt đầu, Armstrong và Aldrin nhận ra mình đã vượt qua điểm mốc trên bề mặt sớm hơn hai đến ba giây, đồng thời báo cáo lại rằng họ đã đi quá xa; họ sẽ hạ cánh cách mục tiêu nhiều dặm về phía tây. Eagle thì đang bay rất nhanh. Vấn đề có thể là do mascon – nồng độ khối lượng lớn trong một hoặc nhiều vùng chứa dị thường trọng lực của lớp vỏ Mặt Trăng, có khả năng làm thay đổi quỹ đạo của Eagle. Giám đốc Chuyến bay Gene Kranz suy đoán nguyên nhân do áp suất khí tăng cao trong đường hầm ghép nối hoặc là kết quả của việc Eagle xoay tròn. thumb|upright=1.25|right|Eagle trên quỹ đạo Mặt Trăng, chụp từ [[mô-đun chỉ huy Columbia|Columbia]]

Năm phút sau khi đốt cháy để hạ cánh, tại độ cao phía trên bề mặt Mặt Trăng, máy tính dẫn đường của LM (LGC) khiến phi hành đoàn bối rối với các cảnh báo chương trình 1201 và 1202. Bên trong Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh, kỹ sư máy tính Jack Garman nói với nhân viên kiểm soát chuyến bay Steve Bales rằng có thể an toàn tiếp tục hạ cánh; thông điệp sau đó được chuyển tới phi hành đoàn. Các cảnh báo của chương trình chỉ ra lỗi "executive overflows", nghĩa là máy tính dẫn đường không thể hoàn thành tất cả nhiệm vụ theo thời gian thực và phải hoãn lại một vài trong số đó. Margaret Hamilton, Giám đốc Bộ phận Lập trình Máy tính Chuyến bay Apollo (Director of Apollo Flight Computer Programming) tại Phòng thí nghiệm Draper Charles Stark của MIT về sau nhớ lại:

Trong sứ mệnh, nguyên nhân được xác định là do công tắc của radar cuộc hẹn (rendezvous) ở sai vị trí, khiến máy tính xử lý dữ liệu từ cả radar cuộc hẹn và radar hạ cánh cùng một lúc. Về sau, kỹ sư phần mềm Don Eyles kết luận trong bài báo tại hội nghị Guidance and Control Conference năm 2005 rằng vấn đề nằm ở một lỗi thiết kế phần cứng đã được phát hiện trước đó trong quá trình thử nghiệm LM không người lái đầu tiên trên Apollo 5.

Đổ bộ

thumb|Armstrong lái Eagle đáp xuống Mặt Trăng, ngày 20 tháng 7 năm 1969. Khi Armstrong nhìn ra bên ngoài lần nữa, ông thấy mục tiêu hạ cánh của máy tính nằm ở khu vực rải rác đá ngay phía bắc và phía đông một hố va chạm có đường kính (về sau được xác định là hố va chạm West), vì vậy ông đã chuyển sang chế độ điều khiển bán tự động. Armstrong cân nhắc hạ cánh ở vị trí thấp hơn bãi đá để có thể thu thập các mẫu địa chất từ ​​đó nhưng không được vì vận tốc theo phương ngang của họ quá cao. Trong suốt quá trình hạ cánh, Aldrin đã đọc dữ liệu dẫn đường để Armstrong lái Eagle. Lúc này ở độ cao so với bề mặt, Armstrong nhận ra nguồn cung cấp thuốc phóng đang cạn kiệt và quyết định đáp xuống tại nơi đầu tiên mà ông thấy có thể hạ cánh.

Armstrong tìm thấy một khoảng đất trống và điều khiển tàu vũ trụ hướng tới đó. Khi đến gần hơn, lúc này cách mặt đất , ông phát hiện ra địa điểm hạ cánh mới của mình có một miệng hố. Ông né qua miệng hố và tìm thấy một khoảng đất bằng phẳng khác. Lúc này họ cách bề mặt và chỉ còn đủ nhiên liệu trong 90 giây nữa. Bụi Mặt Trăng do động cơ của LM gây ra bắt đầu làm suy yếu khả năng xác định chuyển động của tàu vũ trụ. Armstrong đã tập trung vào một số tảng đá lớn nhô ra khỏi đám mây bụi trong quá trình đi xuống để có thể xác định tốc độ của tàu vũ trụ.

Một đốm sáng hiện lên báo cho Aldrin biết rằng ít nhất một trong những ống dò (probe) dài treo trên chân đế của Eagle đã chạm vào bề mặt vài phút trước khi hạ cánh. Ông thốt lên: "Đèn tiếp xúc!". Theo lẽ, Armstrong phải tắt động cơ ngay lập tức vì các kỹ sư nghi ngờ áp suất do khí thải động cơ dội lại từ bề mặt Mặt Trăng có thể khiến động cơ phát nổ, nhưng nam phi hành gia đã quên thực hiện. Ba giây sau, Eagle hạ cánh và lúc này Armstrong mới tắt động cơ. Aldrin ngay lập tức nói "Được rồi, dừng động cơ. ACA – kéo cần gạt (out of detent)". Armstrong xác nhận: "Kéo cần gạt. Tự động". Aldrin tiếp lời: "Điều khiển chế độ – cả hai đều tự động. Tắt chế độ ghi đè lệnh của động cơ hạ cánh. Tay gạt động cơ (engine arm) – đã tắt. Đã nhập 413".thumb|left|Địa điểm hạ cánh so với [[West (hố va chạm)|hố va chạm West]] ACA chính là Bộ phận Kiểm soát Hướng (Attitude Control Assembly) – cần điều khiển của LM. Tín hiệu đầu ra được truyền đến LGC để ra lệnh cho động cơ của hệ thống điều khiển phản lực (RCS) khai hỏa. "Out of Detent" có nghĩa là cần điều khiển đã di chuyển ra khỏi vị trí trung tâm; nó được định tâm bằng lò xo giống như đèn báo quẹo trong xe hơi. Địa chỉ 413 của Hệ thống Hướng dẫn Hủy bỏ (Abort Guidance System, hay AGS) chứa biến số cho biết LM đã hạ cánh. Apollo 11 đổ bộ với ít nhiên liệu hơn hầu hết các sứ mệnh kế tiếp và hai phi hành gia đã gặp phải cảnh báo nhiên liệu sắp cạn sớm. Sau đó người ta phát hiện ra rằng đây là kết quả của việc thuốc phóng óc ách (slosh) nhiều hơn dự kiến, làm lộ ra một cảm biến nhiên liệu. Trong những nhiệm vụ tiếp theo, các vách ngăn chống óc ách đã được thêm vào bể chứa để ngăn chặn vấn đề này. Duke bày tỏ sự nhẹ nhõm tại Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh: "Rõ, Twan – à nhầm Tranquility, bọn tôi từ mặt đất nghe rõ. Bọn tôi nín thở đến tái mặt luôn rồi. Bây giờ mới thở lại được. Cảm ơn các anh nhiều lắm". thumb|Góc nhìn 3 chiều từ tàu thăm dò [[Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) của địa điểm mà Apollo 11 hạ cánh]]

Hai tiếng rưỡi sau khi đổ bộ, trước khi bắt đầu công tác chuẩn bị cho chuyến EVA, Aldrin phát thanh về Trái Đất:

Sau đó, ông bí mật rước lễ. Vào thời điểm ấy, NASA vẫn đang trong một vụ kiện do nhân vật vô thần Madalyn Murray O'Hair (người phản đối việc phi hành đoàn Apollo 8 đọc Sách Sáng Thế) đệ trình, yêu cầu phi hành gia của họ kiềm chế phát sóng các hoạt động tôn giáo khi ở trong không gian. Vì lý do này, Aldrin đã quyết định không đề cập trực tiếp đến việc rước lễ trên Mặt Trăng. Aldrin là một trưởng lão tại nhà thờ Giáo hội Trưởng nhiệm Webster, còn bộ dụng cụ làm lễ của ông là do mục sư Dean Woodruff chuẩn bị. Nhà thờ này sở hữu chiếc cốc thánh được sử dụng trên Mặt Trăng và họ kỷ niệm sự kiện này hàng năm vào Chủ nhật gần ngày 20 tháng 7 nhất. Lịch trình nhiệm vụ yêu cầu các phi hành gia phải ngủ năm tiếng sau khi hạ cánh, nhưng họ đã bắt đầu chuẩn bị sớm cho EVA vì nghĩ rằng mình sẽ không thể ngủ được.

Các hoạt động trên bề mặt Mặt Trăng

Các bước chuẩn bị để Neil Armstrong và Buzz Aldrin đi bộ trên Mặt Trăng bắt đầu lúc 23:43 UTC. Công tác này mất đến ba tiếng rưỡi thay vì hai tiếng như dự kiến. Một số nhịp tim cao nhất được ghi nhận từ các phi hành gia Apollo chính là trong quá trình ra vào LM. Lúc 02:51, Armstrong bắt đầu đi xuống bề mặt Mặt Trăng. Bộ điều khiển từ xa trên ngực khiến viên chỉ huy không thể nhìn thấy chân mình. Sau khi trèo xuống chín bậc thang, Armstrong kéo một chiếc vòng chữ D để triển khai bộ phận xếp thiết bị mô-đun (modularized equipment stowage assembly, hay MESA) được gấp vào bên hông Eagle và kích hoạt camera truyền hình.

Apollo 11 sử dụng công nghệ truyền hình quét chậm (slow-scan television, hay SSTV), vốn không tương thích với truyền hình phát sóng (broadcast TV). Vì vậy, các phi hành gia đã cho hiển thị video bằng màn hình đặc biệt và dùng camera truyền hình thông thường để quay màn hình này (có thể xem đây là chương trình phát sóng của một chương trình phát sóng), khiến cho chất lượng hình ảnh bị giảm đáng kể. Tín hiệu được thu tại Đài quan sát Goldstone ở Hoa Kỳ, với độ trung thực tốt hơn tại một trạm khác là Honeysuckle Creek Tracking Station gần Canberra, Úc. Vài phút sau, dữ liệu tiếp sóng được chuyển sang kính thiên văn vô tuyến Parkes nhạy hơn ở Úc. Bất chấp một số khó khăn về kỹ thuật và thời tiết, những hình ảnh đen trắng về chuyến EVA đầu tiên trên Mặt Trăng vẫn được thu và phát tới ít nhất 600 triệu người trên Trái Đất. Các bản sao của video này ở định dạng phát sóng đã được lưu lại và phổ biến rộng rãi, nhưng các bản ghi về buổi phát hình quét chậm gốc từ bề mặt Mặt Trăng có khả năng đã bị phá hủy trong quá trình tái sử dụng băng từ theo thủ tục tại NASA. sáu tiếng rưỡi sau khi hạ cánh, Armstrong bước xuống bệ đáp của Eagle và tuyên bố: "Đây là bước đi nhỏ bé của [một] con người, nhưng là bước tiến khổng lồ của cả nhân loại".

Armstrong định nói "Đây là bước đi nhỏ bé của một con người", nhưng chữ "một" không thể nghe rõ trong đường truyền nên ban đầu, nó đã không được những người quan sát buổi phát sóng trực tiếp tường thuật lại. Về sau khi được hỏi về câu trích dẫn ấy, Armstrong tin rằng mình đã nói "của một con người", từ đó các phiên bản in ấn sau này của câu nói trên đều bao gồm chữ "một" trong dấu ngoặc vuông. Một lời giải thích cho sự thiếu vắng này có thể là do giọng của nam phi hành gia khiến ông nói lắp các từ "của một"; lý do khác là do tính chất gián đoạn của các kết nối âm thanh và video đến Trái Đất ít nhiều gây ra bởi những cơn bão gần Đài quan sát Parkes. Một phân tích kỹ thuật số gần đây về đoạn băng cho thấy chữ "một" có thể đã được nói ra nhưng bị nhiễu. Các phân tích khác chỉ ra rằng những tuyên bố về việc nhiễu và nói lắp đều là "bịa đặt để giữ thể diện", và chính Armstrong về sau cũng thừa nhận đã nói nhầm câu đó.

Khoảng bảy phút sau khi đặt chân lên bề mặt Mặt Trăng, Armstrong thu thập mẫu đất dự phòng bằng chiếc bao đựng mẫu gắn trên một cây que. Sau đó, ông gấp bao lại và nhét vào túi ở đùi phải. Điều này là nhằm đảm bảo sẽ có đất Mặt Trăng được mang về trong trường hợp khẩn cấp buộc các phi hành gia phải từ bỏ EVA và quay trở lại LM. Mười hai phút sau khi thu thập mẫu, Armstrong tháo camera truyền hình ra khỏi MESA và thực hiện quét toàn cảnh, sau đó gắn nó vào chân máy quay. Tuy nhiên, các phi hành gia đã vật lộn với thanh lồng nhau (telescoping rod) và chỉ có thể cắm nó xuống khoảng dưới bề mặt cứng. Dù lo sợ lá cờ có thể đổ xuống trước mặt người xem truyền hình, Aldrin vẫn "chào quả quyết kiểu West Point". Ban đầu, vị tổng thống chuẩn bị sẵn một bài phát biểu dài để đọc trong cuộc gọi, nhưng Frank Borman, người có mặt tại Nhà Trắng với tư cách là nhân viên liên lạc của NASA trong sứ mệnh Apollo 11, đã thuyết phục Nixon chỉ nên nói ngắn gọn.

thumb|right|Dấu giày của Aldrin; đây là một phần trong thí nghiệm kiểm tra các đặc tính trên [[lớp đất mặt của Mặt Trăng.]]

Các phi hành gia đã triển khai EASEP, bao gồm một Passive Seismic Experiment Package (gói thí nghiệm đo địa chấn thụ động) để đo chấn động Mặt Trăng và một mảng retroreflector dùng cho các thí nghiệm Lunar Laser Ranging (đo khoảng cách tới Mặt Trăng bằng tia laser). Người ta cũng phát hiện ba loại khoáng chất mới là armalcolit, tranquillityit và pyroxferroit trong mẫu đá. Armalcolit được đặt tên theo Armstrong, Aldrin và Collins. Về sau chúng đều được phát hiện ở trên Trái Đất.

Khi ở trên bề mặt, Armstrong đã để lộ ra một tấm bảng (plaque) gắn trên thang của LM. Nó có hai hình vẽ Trái Đất (ở Tây Bán cầu và Đông Bán cầu), những dòng chữ khắc và chữ ký của các phi hành gia cũng như Tổng thống Nixon. Dòng chữ khắc có nội dung:

right|thumb|Tấm bảng để lại trên thang của Eagle

Theo yêu cầu của chính quyền Nixon nhằm bổ sung vào một thứ gì đó liên quan đến Chúa trời, NASA đã đưa ngày tháng mơ hồ này vào để có thể thêm chữ A.D., viết tắt của Anno Domini ("năm của Chúa chúng ta").

Kiểm soát Sứ mệnh đã cảnh báo Armstrong rằng tỷ lệ trao đổi chất của ông đang cao và ông nên giảm tốc độ lại. Viên chỉ huy di chuyển nhanh chóng từ nhiệm vụ này sang nhiệm vụ khác khi thời gian dần trôi qua. Vì tỷ lệ trao đổi chất của cả hai phi hành gia vẫn thấp hơn dự kiến ​​trong suốt chuyến đi, Houston đã gia hạn thêm cho họ 15 phút. Trong một buổi phỏng vấn vào năm 2010, Armstrong giải thích rằng việc NASA giới hạn thời gian và khoảng cách của chuyến đi bộ đầu tiên trên Mặt Trăng là vì không có bằng chứng thực nghiệm nào về lượng nước làm mát mà ba lô PLSS của các phi hành gia sẽ tiêu thụ để xử lý lượng nhiệt mà cơ thể họ tỏa ra khi làm việc trên đó.

Cất cánh khỏi Mặt Trăng

Aldrin là người đầu tiên bước vào Eagle. Các phi hành gia đã gặp một chút khó khăn khi nâng phim và hai hộp đựng mẫu chứa vật liệu từ bề mặt Mặt Trăng lên cửa sập LM bằng thiết bị ròng rọc cáp dẹt gọi là Băng tải Thiết bị Mặt Trăng (Lunar Equipment Conveyor, hay LEC). Công cụ này không hoạt động hiệu quả nên các sứ mệnh về sau chuộng cách nâng thiết bị và mẫu vật lên LM bằng tay hơn.

thumb|upright=1.4|left|Aldrin đứng kế bên gói thí nghiệm Passive Seismic Experiment Package với Mô-đun Mặt Trăng Eagle ở phía sau.

Người soạn bài phát biểu cho tổng thống là William Safire đã chuẩn bị sẵn một thông báo gọi là In Event of Moon Disaster (tạm dịch: Trong Trường hợp Xảy ra Thảm họa Mặt Trăng) để Nixon đọc trong trường hợp các phi hành gia Apollo 11 bị mắc kẹt trên đó. Trong bản ghi nhớ gửi cho Chánh văn phòng Nhà Trắng của Nixon là H. R. Haldeman, Safire đề xuất một nghi thức mà chính quyền có thể làm để phản ứng với thảm họa như vậy. Theo kế hoạch, Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh phải "ngưng mọi liên lạc" với LM, và một giáo sĩ sẽ "phó thác linh hồn họ cho nơi sâu thẳm nhất của biển cả" trong một nghi lễ công khai giống như mai táng trên biển. Dòng cuối cùng của văn bản có ám chỉ đến bài thơ "The Soldier" của Rupert Brooke vào thời Đệ nhất thế chiến.

Khi di chuyển bên trong cabin, Aldrin đã vô tình làm hỏng cầu dao kích hoạt động cơ chính để cất cánh khỏi Mặt Trăng. Có một số lo ngại rằng điều này sẽ ngăn cản việc khởi động động cơ và khiến họ bị mắc kẹt trên đó, nhưng phi hành gia chỉ cần dùng đầu không dẫn điện của bút dạ Duro là có thể kích hoạt công tắc. Chiếc đĩa cũng chứa danh sách các nhà lãnh đạo của Quốc hội Hoa Kỳ, danh sách thành viên của bốn ủy ban Hạ viện và Thượng viện chịu trách nhiệm về pháp chế của NASA, và tên của ban quản lý cấp cao trước đây và hiện tại của cơ quan vũ trụ này.

Sau khoảng bảy giờ nghỉ ngơi, phi hành đoàn được Houston đánh thức để chuẩn bị cho chuyến bay trở về. Vào thời điểm ấy, họ không hề biết rằng, cách đó vài trăm kilômét, tàu thăm dò Luna 15 của Liên Xô đang chuẩn bị hạ cánh và va chạm. Thông qua một cuộc trao đổi dữ liệu thiện chí nhưng đề phòng và đầy tính đột phá, các chuyên gia biết được rằng con tàu hiện đang quay quanh quỹ đạo Mặt Trăng. Nhưng bộ phận kiểm soát sứ mệnh của Luna 15 lại bất ngờ đẩy nhanh nhiệm vụ lấy mẫu bằng robot: họ bắt đầu quá trình hạ cánh nhằm cố gắng quay về trước Apollo 11. Chỉ hai giờ trước khi Apollo 11 phóng, Luna 15 rơi xuống lúc 15:50 UTC. Các nhà thiên văn học Anh đã theo dõi Luna 15 và ghi lại tình hình, trong đó một người bình luận: "Phải nói rằng, đây thực sự là một vở kịch đỉnh cao", đẩy Cuộc đua không gian lên đến đỉnh điểm.

Khoảng hai giờ sau, lúc 17:54:00 UTC, phi hành đoàn Apollo 11 trên bề mặt đã bay lên an toàn bằng tầng cất cánh của Eagle để tái hợp với Collins đang ở trong Columbia trên quỹ đạo Mặt Trăng. Đoạn phim được quay từ tầng cất cánh của LM sau khi bay lên khỏi Mặt Trăng cho thấy lá cờ Hoa Kỳ, vốn cắm cách tầng hạ cánh khoảng , tung bay dữ dội trong luồng khí thải của động cơ tầng cất cánh. Aldrin ngước lên đúng lúc chứng kiến ​​lá cờ bị ngã: "Tầng cất cánh của LM tách ra... Lúc đó tôi đang tập trung vào máy tính còn Neil thì nghiên cứu thiết bị báo độ cao, nhưng tôi ngước lên đủ lâu để thấy lá cờ đổ xuống". Nhận thấy điều này, các sứ mệnh Apollo tiếp theo đã cắm cờ của họ cách xa LM.

Columbia trên quỹ đạo Mặt Trăng

Trong thời gian bay một mình quanh Mặt Trăng, Collins không hề cảm thấy cô đơn. Mặc dù có người nói "kể từ thời Adam, chưa con người nào từng trải qua sự cô đơn đến vậy", Collins vẫn cảm thấy mình thực sự là một phần của sứ mệnh này. Trong cuốn tự truyện, ông viết: "chuyến mạo hiểm này được thiết kế dành cho ba người, và tôi coi vị trí thứ ba của mình cũng cần thiết như hai người kia". Trong 48 phút của mỗi quỹ đạo khi Collins ở ngoài phạm vi liên lạc với Trái Đất lúc Columbia đi qua nửa không nhìn thấy của Mặt Trăng, cảm giác ông kể lại không phải nỗi sợ hãi hay cô đơn mà là "tỉnh táo, mong chờ, thỏa mãn, tự tin, gần như rối rít".

Một trong những nhiệm vụ đầu tiên của Collins là xác định mô-đun Mặt Trăng trên bề mặt. Để Collins biết nơi cần tìm, Kiểm soát Sứ mệnh liên lạc qua radio rằng họ nghĩ LM đã hạ cánh lệch mục tiêu khoảng . Mỗi lần nam phi hành gia bay qua địa điểm mà họ nghi ngờ, ông đều cố gắng tìm kiếm mô-đun nhưng vô ích. Trong những quỹ đạo đầu tiên ở phía sau Mặt Trăng, Collins đã thực hiện các hoạt động bảo trì như đổ nước dư thừa do các pin nhiên liệu tạo ra và chuẩn bị cabin để Armstrong và Aldrin quay trở lại.

Ngay trước khi đến vùng tối trên quỹ đạo thứ ba, Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh thông báo với Collins có vấn đề về nhiệt độ chất làm mát. Nếu nó quá lạnh, một số khu vực của Columbia có thể bị đóng băng. Kiểm soát Sứ mệnh khuyên ông nên điều khiển thủ công và thực hiện Quy trình Sự cố Hệ thống Kiểm soát Môi trường 17 (Environmental Control System Malfunction Procedure 17). Thay vì làm vậy, Collins đã chuyển công tắc hệ thống từ chế độ tự động sang thủ công rồi lại trở về chế độ tự động, sau đó tiếp tục các công việc dọn dẹp bình thường nhưng vẫn để ý đến nhiệt độ. Khi Columbia quay trở lại gần mặt trước, ông báo cáo tới Trái Đất rằng vấn đề đã được giải quyết. Trong vài quỹ đạo tiếp theo, ông mô tả khoảng thời gian ở phía sau Mặt Trăng của mình là khá "thư giãn". Sau khi Aldrin và Armstrong hoàn thành EVA, Collins đi ngủ để lấy sức cho cuộc gặp gỡ. Dù kế hoạch bay yêu cầu Eagle phải lên gặp Columbia, Collins vẫn sẵn sàng cho tình huống bất trắc mà trong đó ông sẽ phải lái Columbia xuống để đón Eagle.

Trở về

thumb|Tầng cất cánh của Eagle đang tiếp cận Columbia 21:24 UTC ngày 21 tháng 7, Eagle gặp Columbia, kế đó hai tàu ghép nối với nhau lúc 21:35. Sáu phút sau, tầng cất cánh của Eagle bị vứt bỏ trên quỹ đạo Mặt Trăng. Ngay trước chuyến bay Apollo 12, người ta nhận thấy Eagle có khả năng vẫn đang quay quanh vệ tinh tự nhiên của Trái Đất. Các báo cáo sau đó từ NASA đề cập rằng quỹ đạo của Eagle đã phân rã, dẫn đến việc bị va chạm ở một "vị trí không xác định" trên bề mặt Mặt Trăng. Tuy nhiên vào năm 2021, một số tính toán cho thấy tàu đổ bộ này có thể vẫn còn ở trên quỹ đạo.

Ngày 23 tháng 7, vào đêm trước khi hạ cánh xuống biển, ba phi hành gia đã thực hiện một chương trình truyền hình, trong đó Collins bình luận: "Tất cả điều này chỉ có thể đạt được bằng máu, mồ hôi và nước mắt của rất nhiều người... Các bạn chỉ thấy có ba chúng tôi, nhưng dưới mặt đất là hàng ngàn hàng ngàn con người khác, và tôi muốn nói với tất cả những người đó rằng, 'Cảm ơn rất nhiều'". Aldrin nói thêm: "Đây còn hơn cả ba con người trong một sứ mệnh lên Mặt Trăng; hơn cả nỗ lực của một chính phủ và ngành công nghiệp; thậm chí còn hơn cả nỗ lực của một quốc gia. Chúng tôi cảm thấy rằng đây là biểu tượng cho sự tò mò không ngừng của toàn nhân loại trong việc khám phá những điều chưa ai biết đến...". Cuối cùng, Armstrong kết luận:

Ở chặng về, một ổ trục ăng-ten tại trạm theo dõi Guam bị lỗi, gây nguy cơ mất liên lạc trong giai đoạn cuối cùng của hành trình trở về Trái Đất. Do không thể thay thế ổ trục trong thời gian ngắn như vậy, giám đốc trạm là Charles Force liền kêu cậu con trai mười tuổi Greg dùng đôi tay nhỏ nhắn của mình với vào và đổ mỡ. Armstrong về sau đã gửi lời cảm ơn cậu bé.

Hạ cánh xuống biển và cách ly

thumb|Columbia nổi trên đại dương khi thợ lặn Hải quân đến hỗ trợ các phi hành gia.

Ngày 5 tháng 6, tàu sân bay do Carl J. Seiberlich chỉ huy được chọn làm tàu thu hồi chính (primary recovery ship, hay PRS) của Apollo 11, thay thế cho con tàu chị em của nó là vốn đã thu hồi Apollo 10 vào ngày 26 tháng 5. Hornet lúc đó đang đậu tại cảng nhà ở Long Beach, California. Khi đến Trân Châu Cảng vào ngày 5 tháng 7, Hornet đưa lên tàu các trực thăng Sikorsky SH-3 Sea King của HS-4, một đơn vị chuyên thu hồi phi thuyền Apollo, các thợ lặn chuyên dụng của UDT, một nhóm thu hồi gồm 35 người của NASA và khoảng 120 đại diện truyền thông. Để có chỗ trống, phần lớn phi đội của Hornet đã bị bỏ lại ở Long Beach. Các thiết bị thu hồi đặc biệt cũng được đem theo, bao gồm một mô-đun chỉ huy mẫu dùng cho mục đích huấn luyện.

Ngày 12 tháng 7, khi Apollo 11 vẫn còn trên bệ phóng, Hornet rời Trân Châu Cảng đến khu vực thu hồi ở trung tâm Thái Bình Dương, xung quanh tọa độ . Một đoàn gồm Nixon, Borman, Ngoại trưởng William P. Rogers và Cố vấn An ninh Quốc gia Henry Kissinger bay đến đảo Johnston trên Không lực Một. Tiếp đó, họ lên trực thăng Marine One và bay tới tàu chỉ huy USS Arlington. Sau một đêm trên tàu, họ lại bay trong vài giờ đến Hornet bằng Marine One để dự lễ. Khi tới Hornet, đoàn được chào đón bởi Tổng tư lệnh Bộ Tư lệnh Thái Bình Dương (CINCPAC), Đô đốc John S. McCain Jr. và Trưởng quản lý NASA Thomas O. Paine.

Vệ tinh thời tiết vào thời điểm ấy vẫn chưa phổ biến, nhưng Đại úy Không quân Hoa Kỳ Hank Brandli là người có quyền truy cập vào các hình ảnh vệ tinh do thám tuyệt mật. Ông nhận thấy một mặt trận bão đang hướng đến khu vực thu hồi của Apollo. Tầm nhìn kém có thể khiến việc định vị capsule trở nên khó khăn, và gió mạnh ở tầng trên "sẽ xé toạc dù của họ thành từng mảnh", theo Brandli. Brandli lập tức cảnh báo Hạm trưởng Willard S. Houston Jr., chỉ huy Fleet Weather Center tại Trân Châu Cảng. Dựa trên khuyến nghị của họ, Chuẩn đô đốc Donald C. Davis, chỉ huy Lực lượng Thu hồi cho Chuyến bay Không gian Có người lái, Thái Bình Dương (Manned Spaceflight Recovery Forces, Pacific), đã khuyên NASA thay đổi khu vực thu hồi. Cuối cùng, một địa điểm mới được chọn nằm cách đó về phía đông bắc. Chương trình đầu tiên tạo ra gia tốc khiến các phi hành gia chịu mức ; chương trình thứ hai là .

Trước buổi bình minh ngày 24 tháng 7, Hornet phóng lên bốn trực thăng Sea King và ba trực thăng Grumman E-1 Tracer. Hai chiếc E-1 được chỉ định làm "máy bay chỉ huy trên không" (air boss) trong khi chiếc thứ ba hoạt động như máy bay chuyển tiếp thông tin liên lạc. Hai chiếc Sea King chở theo thợ lặn và thiết bị thu hồi. Chiếc thứ ba chở thiết bị chụp ảnh, còn chiếc thứ tư chở người bơi đã khử trùng và bác sĩ phẫu thuật bay. Lúc 16:44 UTC (tức 05:44 giờ địa phương), dù hãm (drogue parachute) của Columbia được triển khai. Bảy phút sau, mô-đun chỉ huy đâm mạnh xuống nước ở tọa độ , cách đảo Wake về phía đông, cách đảo san hô Johnston về phía nam và cách Hornet . Máy bay trinh sát bay đến địa điểm hạ cánh ban đầu đã báo cáo các điều kiện giống như Brandli và Houston dự đoán.

Trong quá trình splashdown, Columbia hạ cánh ở tư thế lộn ngược nhưng sau đó được chỉnh lại trong vòng mười phút nhờ các túi nổi do phi hành đoàn kích hoạt. Một thợ lặn từ trực thăng của Hải quân đang bay lượn phía trên đã buộc vào mỏ neo biển (sea anchor) giúp ngăn mô-đun trôi dạt. Những thợ lặn khác gắn thêm vòng phao (floatation collar) nhằm ổn định phi thuyền để đưa phi hành gia ra ngoài.

Đội thợ lặn sau đó trao bộ đồ cách ly sinh học (biological isolation garment, hay BIG) cho phi hành đoàn và hỗ trợ họ lên bè cứu sinh. Dù khả năng mang về mầm bệnh từ bề mặt Mặt Trăng là không nhiều, NASA vẫn thực hiện những biện pháp phòng ngừa tại địa điểm thu hồi. Họ chà xát các phi hành gia bằng dung dịch natri hypochlorit, còn Columbia được lau bằng povidone-iodine để loại bỏ hoàn toàn chỗ bụi Mặt Trăng có thể có. Các phi hành gia sau đó di chuyển lên trực thăng cứu hộ. Họ mặc bộ đồ BIG cho tới khi đến được cơ sở cách ly trên tàu Hornet. Chiếc bè chứa vật liệu khử trùng đã bị đánh chìm một cách có chủ đích.

Sau khi hạ cánh trên Hornet lúc 17:53 UTC, trực thăng được đưa xuống bằng thang máy vào khoang chứa. Từ đó, các phi hành gia đi bộ thêm đến cơ sở cách ly di động (mobile quarantine facility, hay MQF), nơi họ sẽ bắt đầu giai đoạn cách ly trong 21 ngày. NASA vẫn thực hiện thủ tục này trong hai sứ mệnh Apollo nữa là Apollo 12 và Apollo 14 trước khi Mặt Trăng được chứng minh là không có sự sống và quá trình cách ly bị hủy bỏ. Nixon đã tới chào đón các phi hành gia trở về Trái Đất. Ông nói với họ: "Thế giới chưa bao giờ sát lại gần nhau hơn lúc này, đều là nhờ các anh đấy".

Sau khi Nixon rời đi, Hornet di chuyển tới bên cạnh mô-đun Columbia nặng . Phi thuyền được cần cẩu của tàu nâng lên, đặt trên xe đẩy (dolly) và di chuyển đến gần MQF. Cuối cùng, nó được nối với MQF bằng một đường hầm linh hoạt, cho phép lấy ra mẫu vật Mặt Trăng, phim, băng dữ liệu và các vật phẩm khác. Theo kế hoạch, Hornet chở những nhà du hành quay trở lại Trân Châu Cảng. Máy bay Lockheed C-141 Starlifter có mặt để đưa MQF đến Trung tâm Tàu ​​vũ trụ có Người lái. Phi hành đoàn tới cơ sở Lunar Receiving Laboratory (LRL) lúc 10:00 UTC ngày 28 tháng 7. Riêng Columbia được mang đến đảo Ford để vô hiệu hóa rồi di chuyển sang Căn cứ Không quân Hickham, sau đó bay đến Houston trên máy bay Douglas C-133 Cargomaster và xuất hiện ở LRV vào ngày 30 tháng 7.

Theo Luật Phơi nhiễm Ngoài Trái Đất (Extra-Terrestrial Exposure Law), một bộ quy định do NASA ban hành vào ngày 16 tháng 7 để pháp điển hóa giao thức kiểm dịch, ba nhà du hành vũ trụ tiếp tục bị cách ly. Sau ba tuần (đầu tiên là trên phi thuyền Apollo, kế đó là trong xe kéo trên Hornet và cuối cùng là Lunar Receiving Laboratory), các phi hành gia được xác nhận là khỏe mạnh. Ngày 10 tháng 8 năm 1969, Ủy ban Liên cơ quan về Sự ô nhiễm bị Mang về (Interagency Committee on Back Contamination) họp tại Atlanta và dỡ bỏ lệnh cách ly đối với các phi hành gia, những người đã cùng họ cách ly (bác sĩ NASA William Carpentier và kỹ sư dự án MQF John Hirasaki) và chính Columbia. Những thiết bị rời rạc của tàu vũ trụ vẫn bị giữ riêng cho đến khi các mẫu vật từ Mặt Trăng được trả về để nghiên cứu.

Lễ chào mừng

thumb|Cuộc diễu hành đầy giấy vụn ở [[Thành phố New York]]

Vào ngày 13 tháng 8, ba phi hành gia tham dự cuộc diễu hành vinh danh họ ở New York và Chicago, với khoảng sáu triệu người có mặt. Tối cùng ngày tại Los Angeles, một bữa tiệc chiêu đãi cấp nhà nước được tổ chức để ăn mừng chuyến bay, trong đó có sự tham dự của các thành viên Quốc hội, 44 thống đốc, Chánh án Tòa án Tối cao Hoa Kỳ Warren E. Burger và người tiền nhiệm, Earl Warren cùng các đại sứ từ 83 quốc gia tại khách sạn Century Plaza Hotel. Nixon và Agnew đã trao tặng Huân chương Tự do Tổng thống để vinh danh ba phi hành gia.

Ngày 16 tháng 9 năm 1969, Armstrong, Aldrin và Collins có bài phát biểu trước phiên họp chung của Quốc hội. Tại đó, phi hành đoàn trao tặng hai lá cờ Hoa Kỳ mà họ đã mang theo lên bề mặt Mặt Trăng, một cho Hạ viện và một cho Thượng viện. Quốc kỳ Samoa thuộc Mỹ trên Apollo 11 thì trưng bày tại Bảo tàng Jean P. Haydon Museum ở Pago Pago, thủ đô của Samoa thuộc Mỹ.

Lễ chào mừng này đánh dấu sự khởi đầu của chuyến đi vòng quanh thế giới kéo dài 38 ngày, đưa các phi hành gia tới 22 quốc gia và gặp gỡ nhiều nhà lãnh đạo thế giới. Chuyến đi kéo dài từ ngày 29 tháng 9 đến ngày 5 tháng 11, với hành trình bắt đầu ở Thành phố México và kết thúc ở Tokyo. Các điểm dừng trong chuyến tham quan theo thứ tự là: Thành phố Mexico, Bogotá, Buenos Aires, Rio de Janeiro, Las Palmas de Gran Canaria, Madrid, Paris, Amsterdam, Bruxelles, Oslo, Köln, Berlin, Luân Đôn, Roma, Beograd, Ankara, Kinshasa, Tehran, Mumbai, Dhaka, Băng Cốc, Darwin, Sydney, Guam, Seoul, Tokyo và Honolulu.

Nhiều quốc gia cũng vinh danh cuộc đổ bộ đầu tiên của con người lên Mặt Trăng bằng các bài viết đặc biệt trên tạp chí. Một số nước còn phát hành tem bưu chính hoặc tiền xu kỷ niệm Apollo 11.

Di sản

Ý nghĩa văn hóa

thumb|Một cô bé cầm tờ [[The Washington Post với dòng chữ "'Eagle đã hạ cánh' – Hai con người bước đi trên Mặt Trăng"]] Việc con người đi bộ trên Mặt Trăng và trở về Trái Đất an toàn đã hoàn thành mục tiêu mà Kennedy đặt ra vào tám năm trước. Trên màn hình tại Trung tâm Kiểm soát Sứ mệnh trong cuộc đổ bộ Apollo 11, bài phát biểu của Kennedy xuất hiện, theo sau là dòng chữ "NHIỆM VỤ HOÀN THÀNH, tháng 7 năm 1969". và qua đó, giúp Hoa Kỳ giành chiến thắng trong Cuộc đua vào vũ trụ.

Nhiều cụm từ mới cũng bắt đầu xuất hiện rộng rãi trong cộng đồng nói tiếng Anh. "If they can send a man to the Moon, why can't they ...?" đã trở thành một châm ngôn phổ biến sau Apollo 11. Những câu nói của Armstrong trên bề mặt Mặt Trăng còn phái sinh nhiều bản giễu nhại khác nhau.

Trong khi hầu hết mọi người đều ăn mừng thành tựu này, những người Mỹ bị phân biệt đối xử lại coi đây là biểu tượng của sự chia rẽ ở xứ cờ hoa, đơn cử như cuộc biểu tình do Ralph Abernathy dẫn đầu bên ngoài Trung tâm Vũ trụ Kennedy vào đêm trước ngày phóng Apollo 11. Trưởng quản lý NASA Thomas Paine đã đích thân đ