阿波罗11号（英语：Apollo 11）是美国国家航空航天局的阿波罗计划中的第五次载人任务，是人类第一次登月任务，历时8天13小时18分35秒，绕行月球30周，在月表停留21小时36分20秒。三位执行此任务的航天员分别为指令长尼尔·阿姆斯特朗、指令舱驾驶员迈克尔·科林斯与登月舱驾驶员巴兹·奥尔德林。
1969年7月20日，登月过程经电视台直播到全世界，阿姆斯特朗成为首个踏上月球的人类，并称“这是我个人的一小步，人类的一大步”（That's one small step for "a" man, one giant leap for mankind.）。阿波罗11号的成功实现了美国总统约翰·肯尼迪在1961年5月25日演说中的承诺：“这个国家会在本年代（1960年代）结束前，把一个航天员送到月球上并把他安全带回来。”而阿波罗11号登陆月球一事更进一步成为纪录片和广告常见之历史事件。
替补成员同样接受任务训练，在主力成员因各种原因无法执行任务时接替。
支持团队并不接受任务训练，但被要求能够在会议时代替某位航天员，并参与任务计划的细节敲定。他们也经常在任务被执行时担任地面通讯任务。
阿波罗11号的发射现场吸引了超过一百万的人群，全世界观看发射现场直播的观众人数也达到了创记录的六亿人。理查德·尼克森总统在白宫椭圆形办公室里观看了现场直播。
装载着阿波罗11号的土星5号火箭于当地时间1969年7月16日9时32分（13时32分UTC）在肯尼迪航天中心发射升空，12分钟后进入地球轨道。环绕地球一圈半后，第三级子火箭点火，航天器开始向月球航行。30分钟后，指令/服务舱从土星5号分离，在转向后与登月转接器中的登月舱连接。此后航天器进入地月转移轨道，前往月球。
阿波罗11号于7月19日经过月球背面，很快点燃了主火箭并进入了月球轨道。在环绕月球的过程中，三名航天员在空中辨认出了计划中的登月点。
阿波罗11号的登陆点在宁静海南部，在Sabine D环型山西南20千米处。这个登陆点被选择的原因是它比较平整（来自于游骑兵8号、测量员5号以及月球轨道器提供的信息），也就不会在降落和舱外活动时制造太多困难。登陆之后，阿姆斯特朗把登陆点称做“静海基地”。
7月20日18:11UTC，当飞船在月球背面时，呼号为“鹰号”的登月舱从呼号为“哥伦比亚号”的指令舱中分离。科林斯独自一人留在“哥伦比亚”上，在鹰号绕垂直轴旋转时仔仔细细地检查了一遍，以确保这个飞行器一切正常。检查过后，科林斯做了一个简单的告别手势——“两位多加保重”——便离开了。科林斯的任务是留在指令舱中并绕月球环行，在以后的24个小时中只能监测控制中心与鹰号之间的通讯并祈祷登月一切顺利。如果鹰号发生了意外并且不能够从月面起飞的话（可能性极大），科林斯就只能独自一人返回地球。
很快，阿姆斯特朗和奥尔德林启动了鹰号的推进器并开始下降。他们很快意识到它“飞过头”了：他们向月面降落时，表明电脑过载的警报器开始响起。鹰号在下降弹道中多飞了4秒，也就是说登月点会离计划西面若干千米远。导航计算机出现了若干次异常的程序警报。在休斯顿的约翰逊航天中心，飞行控制指挥官史蒂夫·贝尔斯（Steve Bales）面临着一个关键的、一刹那间的抉择——终止登月计划（这也意味着终止整个飞行计划，因为飞行器上的燃料仅够进行一次尝试），或者命令航天员按照计划行动，不要理会登月舱电脑出现的问题。贝尔斯后来承认，他是“凭着直觉”允许阿姆斯特朗尝试登月的。重新开始注意窗外之后，阿姆斯特朗发现他们正处在一块岩石和一片硬地之间。计算机失灵导致他们飞过了预选着陆区，而燃料也很快就要耗尽了。此时，阿姆斯特朗选择了手动控制登月舱。登月舱不断下降，燃料开始耗尽——登月舱位于月面上空大约9米，所剩燃料仅够用30秒钟——阿姆斯特朗在遍布砾石和陨石坑的月面冷静地找到一处适合于着陆的地方，并驾驶登月舱稳稳地降落在月球上。准确的登陆时间是1969年7月20日下午8时17分43秒（UTC协调世界时）。
阿姆斯特朗和奥尔德林互相看了一眼，会心地笑了。休斯顿飞行控制中心内鸦雀无声，大家都在静静地等待着。终于，他们听到了阿姆斯特朗的声音：“休斯顿，这里是静海基地。‘鹰’着陆成功。”飞行控制中心顿时爆发出一阵热烈的欢呼声。在登月舱里，阿姆斯特朗和奥尔德林把手伸过仪表盘，默默地握了一下。
登月过程中的程序警报是“执行溢出”，意味着导航电脑无法在规定时间内完成预定任务。后来发现，溢出的原因是登月舱的对接雷达在降落时没有关闭，使计算机仍然监视并不在使用的雷达。由于在紧急关头的一句“继续”，史蒂夫·贝尔斯后来获得了一枚总统自由勋章。
降落后不久，在舱外活动的准备工作开始之前，奥尔德林通过无线电向地球念道：
作为共济会的成员，奥尔德林接下来进行了圣餐礼，使人类在月球上第一个吃的食品是圣餐。奥尔德林将他所进行的圣餐礼保密，甚至都没有告诉他的妻子，因为阿波罗8号航天员在月球轨道中念的《创世记》使航空航天局被无神论者麦达琳·默里·欧黑尔起诉。
奥尔德林先爬进了登月舱，之后两名航天员一起用一种叫做月面器材传送带的扁平索滑轮装置费力地将拍摄的胶片和2个装有21.55千克月面样本的盒子运进登月舱。阿姆斯特朗随后跳上爬梯的第三级，并爬进了登月舱。为了减轻登月舱上升级的重量以返回绕月轨道，两名航天员在转换到登月舱上的生命保障系统后，开始将宇航服上的PLSS（便携式生命保障系统）背包、月面套鞋、相机和其他一些设备抛弃在月面上。之后他们重新对登月舱加压，接着就去睡觉了。
在进入客舱时，奥尔德林的背包意外中损坏了解除上升级主发动机保险的开关，最初人们担心没有这个开关将无法点燃发动机，以至于把航天员们困在月球上无法返回。幸运的是这个开关用一个太空笔就可以打开，如果不是这样，航天员们就得重新设置登月舱的电路以点燃上升级发动机。
在休息了约7个小时以后，指挥中心叫醒了两名航天员并指示他们进行回航准备。又过了两个半小时，UTC17:54时，他们乘坐鹰号上升级离开月面返回绕月轨道与指令舱哥伦比亚号上的指令仓驾驶员迈克尔·柯林斯会合，随他们返回的还有21.55千克的月面样本。
登月舱上升级上的影片记录显示，在起飞阶段时，放置在离下降级25英尺远的美国国旗被上升发动机喷出的气体猛烈吹动。随着降落场慢慢离开视野，旗子似乎已经倾倒，但是否倾倒谁都不确定（据奥尔德林说：“登月舱的上升级与下降级分开...我当时正盯着电脑，尼尔正看着高度表，但我还是看了一眼，发现旗子倒了。”）。在阿波罗11号之后所有登月飞船放置在月面上的美国国旗都至少离开登月舱100英尺，以避免被上升发动机吹倒。
在与哥伦比亚号会合之后，鹰号登月舱被抛弃并留在绕月轨道上。据国家航空航天局报告称，鹰号的轨道逐渐降低最终在“某一地点”坠毁
7月23日，在降落地球前夜，三名航天员进行了一次电视直播。柯林斯说：“...把我们送入轨道的土星五号火箭的复杂程度是难以想象的，它的每一部件都很完美...我们始终对它抱有信心。没有为这个计划流血、流汗、流泪的人们，这一切都不会成为现实...虽然你们现在看到的只有我们三个，但在幕后有成千上万的人为计划作出了贡献，我想对他们说：‘十分感谢’”。奥尔德林说：“...这不仅仅只是三个人去月球完成一次任务，也不仅仅是一个政府和产业团队的努力，也不仅仅是一个国家的努力。我们感觉这象征了人类对未知世界探索的求知欲...从我个人来说，回想过去几天，圣歌中的一节出现在我脑中‘我观看你指头创造的苍穹和你摆列的月亮星辰，人算什么，你竟顾念他！’”。阿姆斯特朗总结道：“这次飞行的责任是历史赋予的、是科学先驱们赋予的责任、是美国人民的意志赋予的、是四个部门和他们的委员会赋予的、是制造了土星火箭、哥伦比亚号、鹰号和舱外活动单元，包括宇航服和背包，也就是我们在月球上的小飞船，是制造了他们的公司与产业团队赋予的。我们感谢建造、设计、实验了飞船并为之付出努力与发挥才智的所有美国人，今晚，我们由衷地感激他们。愿上帝保佑所有收听收看我们直播的人，这里是阿波罗11号，晚安。”
航天员们于7月24日返回地球，并受到了英雄般的欢迎。他们的降落点为北纬13度19分，西经169度9分，威克岛以东2660千米（1440海里），或约翰斯顿环礁以南380千米（210海里），距回收船大黄蜂号24千米（15英里）。在降落约一小时后，航天员们被回收直升机发现，之后航天员们进入了一个用做隔离设施的拖车。尼克松总统亲自登上了回收船欢迎航天员返回地球。
为避免从月球带回未知病原体，阿波罗11号的乘员在返回地球后被隔离，但是被关了3周之后（拖车中一周，林登·B·约翰逊宇航中心的月球物质回收和回归航天员检疫实验所两周），航天员们并没有任何事情。1969年8月13日，航天员们离开了隔离区并接受美国民众的欢呼，同一天在纽约、芝加哥和洛杉矶都进行了为他们庆祝的游行。
当晚在洛杉矶为阿波罗11号成员举行了国宴，出席的有国会议员、44位州长、首席大法官和83个国家的大使。总统尼克松和副总统斯派罗向每位航天员颁发了总统自由勋章，这次庆典只是一个长达45天的名为“一大步”巡游的开始，在这次巡游中航天员们去了25个国家，期间还拜访了许多著名人物包括伊丽莎白二世女皇。许多国家为庆祝第一次载人登月都发行了纪念邮票或纪念币。
1969年9月16日，三名航天员在国会山举行的参众两院联席会议上发表演讲，他们向众议院和参议院分别赠送了一面随他们登月的美国国旗。
指令舱现在陈列在华盛顿的国家航空航天博物馆中，它被摆放在朝着杰弗逊大道入口的主展厅正中，在主展厅里还有其他先驱飞行器，比如圣路易精神号、贝尔X-1、北美人X-15、友谊7号（水星计划）和双子星座4号。用作隔离舱的拖车被陈列在弗吉尼亚州华盛顿杜勒斯国际机场的史密森Udvar-Hazy中心。
总统演讲作家威廉·萨菲尔为尼克森总统准备了一份名为“月球灾难”（In Event of Moon Disaster）的电视演说稿，以备登月航天员被困在月球上无法返回时使用。
阿波罗11号飞船安装了摩托罗拉的无线应答器，用于传递地球与月球间的语音通讯和电视信号。阿姆斯特朗在月球上的第一句话是通过摩托罗拉政府电子部设计并制造的转发器传回地球的。美国在月球上的漫游车使用摩托罗拉调频无线接收机来提供相距三十八万六千千米的月球与地球之间的话音联络。这种接收机的灵敏度比普通汽车收音机高一百倍，却只有0.681千克。
阿波罗11号的任务徽章由指令舱驾驶员迈克尔·柯林斯设计，他的设计意图是“美国进行的以和平为目的的登月”。他选择了鹰作为徽记，最初的版本在鹰喙上添加了橄榄枝，整个徽记以月球作为背景，远景上则是遥远的地球。但美国国家航空航天局的官员认为鹰喙显得过于好战，所以经过讨论后，徽章上的橄榄枝被移至鹰爪。因为航天员们担心在徽章上使用罗马数字Ⅺ会在某些国家中造成费解而最终选择了英文Apollo 11作为徽章标题；而且为显示徽章代表对登月计划做出贡献的，航天员们决定不在徽章上放置自己的名字。
徽章上的所有颜色都为原色，周围装饰着蓝色和金色的外沿。为配合任务徽章，阿波罗11号的指令舱也被命名为鹰号。
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