Apollo 11

La corsa allo spazio iniziò il 4 ottobre 1957 con il lancio sovietico dello Sputnik 1, il primo satellite artificiale. Lo shock negli Stati Uniti spinse il presidente Dwight D. Eisenhower a creare la NASA nel 1958 e ad avviare il Progetto Mercury, il cui obiettivo era mettere un uomo in orbita. L'Unione Sovietica rimase in vantaggio: il 12 aprile 1961 Yuri Gagarin divenne il primo essere umano nello spazio e il primo a orbitare intorno alla Terra. Quasi un mese dopo, il 5 maggio 1961, Alan Shepard divenne il primo americano nello spazio, in un volo suborbitale.

Il 25 maggio 1961, davanti a una sessione congiunta del Congresso, il presidente John F. Kennedy dichiarò che la nazione doveva impegnarsi, prima della fine del decennio, a far atterrare un uomo sulla Luna e a riportarlo sano e salvo sulla Terra. Ribadì l'obiettivo alla Rice University il 12 settembre 1962 davanti a circa 40.000 persone, con l'argomento che gli Stati Uniti sceglievano di andare sulla Luna non perché fosse facile, ma perché era difficile. Non tutti erano d'accordo: il matematico e filosofo Norbert Wiener liquidò l'impresa come un "moondoggie" (un capriccio lunare), uno spreco di risorse che avrebbe potuto servire a scopi migliori. Lo stesso Kennedy esplorò due volte l'alternativa di un'impresa congiunta: nel giugno 1961 la propose a Nikita Chruščёv, e la sollevò di nuovo davanti all'Assemblea Generale delle Nazioni Unite il 20 settembre 1963. In entrambe le occasioni la parte sovietica rifiutò.

L'architettura della missione fu definita nel luglio 1962, quando l'amministratore della NASA James Webb annunciò la scelta del rendez-vous in orbita lunare. Secondo questo schema, il razzo Saturn V avrebbe lanciato un complesso composto da tre parti: un modulo di comando con una cabina per i tre astronauti, l'unica parte destinata a tornare sulla Terra; un modulo di servizio che alimentava il modulo di comando con propulsione, energia elettrica, ossigeno e acqua; e un modulo lunare a due stadi per l'atterraggio e il ritorno in orbita lunare.

Il percorso non fu semplice. Il 27 gennaio 1967 un incendio durante un test a terra uccise l'equipaggio dell'Apollo 1 — Gus Grissom, Ed White e Roger B. Chaffee — e il programma fu sospeso per una riprogettazione del modulo di comando. I voli con equipaggio ripresero con l'Apollo 7 nell'ottobre 1968, il primo volo con equipaggio del veicolo riprogettato in orbita terrestre; l'Apollo 8 volò in orbita lunare nel dicembre di quell'anno; l'Apollo 9 testò il modulo lunare in orbita terrestre nel marzo 1969; e nel maggio 1969 l'Apollo 10 eseguì una prova generale completa, portando il proprio modulo lunare fino a circa 15 km dalla superficie senza atterrare. Completata questa sequenza, il volo successivo poteva tentare l'atterraggio vero e proprio.

Il nucleo dell'equipaggio aveva già volato insieme in precedenza. Il 20 novembre 1967 la NASA annunciò Neil Armstrong come comandante, Jim Lovell come pilota del modulo di comando e Buzz Aldrin come pilota del modulo lunare per l'equipaggio di riserva dell'Apollo 9. Ritardi sul modulo lunare portarono allo scambio di posizione tra le missioni Apollo 8 e Apollo 9, e con esse i rispettivi equipaggi, cosicché l'equipaggio di Armstrong divenne riserva dell'Apollo 8 e, secondo la consueta rotazione che salta due missioni, equipaggio titolare dell'Apollo 11.

Michael Collins, inizialmente pilota del modulo di comando dell'Apollo 8, fu rimosso dallo status di volo quando fu individuata una crescita ossea tra la quinta e la sesta vertebra, che richiese un intervento chirurgico; Lovell prese il suo posto sull'Apollo 8, e una volta ristabilitosi Collins si unì all'equipaggio di Armstrong. Deke Slayton, direttore delle operazioni degli equipaggi di volo, offrì poi ad Armstrong la possibilità di sostituire Aldrin con Lovell; Armstrong rifiutò, sostenendo che Lovell meritasse un comando proprio, e i tre volarono così come erano — "amabili sconosciuti", secondo la descrizione di Collins, vicini professionalmente più che personalmente.

L'equipaggio di riserva era composto da Lovell, Bill Anders e Fred Haise, con Ken Mattingly che si allenava in parallelo ad Anders, il quale aveva annunciato che avrebbe lasciato la NASA. L'equipaggio di supporto era formato da Mattingly, Ronald Evans e Bill Pogue. I comunicatori di capsula (CAPCOM) furono Charles Duke, Ronald Evans, Bruce McCandless II, James Lovell, William Anders, Ken Mattingly, Fred Haise, Don L. Lind, Owen K. Garriott e Harrison Schmitt.

Quale dei due astronauti sarebbe sceso per primo fu stabilito dalla disposizione della cabina, in cui il portello si apriva verso il lato del pilota del modulo lunare, e dal parere dello stesso equipaggio; la NASA annunciò la decisione il 14 aprile 1969. Nella sua autobiografia del 2001, il direttore delle operazioni di volo Chris Kraft disse che la direzione aveva anche concluso che Armstrong, privo di ego, fosse l'uomo giusto per un momento che sarebbe stato ricordato a lungo quanto il volo di Charles Lindbergh.

Collins disegnò lo stemma della missione: voleva un simbolo di atterraggio pacifico, e dopo che Lovell suggerì un'aquila calva, aggiunse un ramo d'ulivo disegnato dal dipendente NASA Tom Wilson, inizialmente tenuto nel becco dell'uccello. Robert Gilruth, direttore del Manned Spacecraft Center, ritenne gli artigli troppo bellicosi; il ramo d'ulivo fu spostato in essi. Seguendo la prassi di Apollo 9 e Apollo 10, i nomi degli astronauti furono omessi dallo stemma, affinché rappresentasse tutti coloro che avevano lavorato all'atterraggio. Il disegno fu poi utilizzato sul dollaro Eisenhower del 1971 e sul dollaro Susan B. Anthony del 1979.

Servivano indicativi radio per i due veicoli. Nella primavera del 1969 l'equipaggio respinse "Snowcone" e "Haystack", proposti dalla NASA, e scelse *Eagle* per il modulo lunare, in riferimento all'uccello dello stemma, e *Columbia* per il modulo di comando — un nome storico per gli Stati Uniti, ed eco del *Columbiad*, il cannone gigante che lancia un veicolo spaziale nel romanzo di Jules Verne del 1865.

Lo stadio di risalita del modulo lunare LM-5 arrivò al Kennedy Space Center l'8 gennaio 1969, lo stadio di discesa quattro giorni dopo, e il modulo di comando e servizio CSM-107 il 23 gennaio. Diverse modifiche distinguevano l'*Eagle* dallo *Snoopy* dell'Apollo 10: un'antenna radio VHF per facilitare l'acquisizione del modulo di comando durante il rendez-vous, un motore di risalita più leggero, maggiore protezione termica sul carrello di atterraggio e l'aggiunta del pacchetto scientifico EASEP. L'unica modifica sostanziale al modulo di comando fu la rimozione dell'isolamento dal portello anteriore.

Ogni astronauta portava con sé un kit di preferenza personale di circa 0,23 kg — tre riposti nella *Columbia* e due nell'*Eagle*. Quello di Armstrong conteneva un pezzo di legno dell'elica sinistra del Flyer dei fratelli Wright del 1903, insieme a un frammento del suo tessuto, e uno spillo da astronauta in diamante donato dalle vedove dell'equipaggio dell'Apollo 1.

Il sito fu scelto dall'Apollo Site Selection Board della NASA, che l'8 febbraio 1968 annunciò cinque siti di atterraggio candidati dopo due anni di studio basato su fotografie ad alta risoluzione delle sonde Lunar Orbiter e su dati della Surveyor. Sette criteri governavano la scelta: il sito doveva essere pianeggiante, con pochi crateri; percorribile negli ultimi tre chilometri senza colline alte, pareti rocciose o crateri profondi; raggiungibile con una traiettoria a ritorno libero; con buona visibilità durante l'avvicinamento, cioè con il Sole tra 7 e 20 gradi dietro il modulo lunare; e con una pendenza generale inferiore a due gradi. Poiché il requisito sull'angolo solare si ripeteva con il giorno lunare, ogni sito consentiva un solo giorno di lancio al mese. Fu scelto il sito 2, nella parte meridionale del Mare della Tranquillità, con i siti 3 e 5 come alternative.

L'assemblaggio del vettore proseguì per tutto l'inverno: il terzo stadio S-IVB arrivò il 18 gennaio 1969, il secondo stadio S-II il 6 febbraio, il primo stadio S-IC il 20 febbraio, e l'unità di strumentazione il 27 febbraio. Il complesso, del peso di 5.443 tonnellate, uscì dal Vehicle Assembly Building alle 12:30 del 20 maggio 1969 per il tragitto di cinque chilometri e mezzo fino al Complesso di Lancio 39A. Un test dimostrativo del conto alla rovescia si svolse dal 26 giugno al 2 luglio, e il conto alla rovescia finale iniziò alle 00:00 del 10 luglio, con verifiche che utilizzarono 43 programmi informatici ATOLL e un caricamento di idrogeno liquido mantenuto appena sopra lo zero assoluto.

La mattina del lancio Deke Slayton svegliò l'equipaggio alle 4:00; si fecero la doccia, si vestirono e fecero la tradizionale colazione a base di bistecca e uova con Slayton e il pilota di riserva del modulo di comando, Bill Anders. Indossarono le tute e partirono per la rampa alle 6:30. Haise entrò nel modulo di comando circa tre ore e dieci minuti prima del lancio per eseguire la checklist; Armstrong prese posto sul sedile sinistro alle 6:54, seguito da Collins a destra e Aldrin al centro. La sequenza automatica del conto alla rovescia iniziò a T meno 3 minuti e 20 secondi, con oltre 450 persone alle console della sala di lancio.

Si stima che circa un milione di spettatori abbia assistito al lancio dalle autostrade e dalle spiagge vicine. Tra gli ospiti figuravano il capo di stato maggiore dell'esercito William Westmoreland, quattro membri del governo, diciannove governatori statali, quaranta sindaci, sessanta ambasciatori e duecento membri del Congresso; il vicepresidente Spiro Agnew assistette al lancio accanto all'ex presidente Lyndon B. Johnson. Erano presenti circa 3.500 rappresentanti dei media, due terzi americani e il resto proveniente da altri 55 paesi. Il lancio fu trasmesso in diretta in 33 paesi, con un pubblico stimato di 25 milioni di telespettatori nei soli Stati Uniti. Richard Nixon lo seguì dal suo ufficio alla Casa Bianca insieme all'astronauta Frank Borman.

Il Saturn V AS-506 decollò il 16 luglio 1969 alle 13:32:00 UTC (09:32:00 ora della costa orientale). A 13,2 secondi dal decollo il veicolo iniziò la rotazione verso un azimut di volo di 72,058 gradi. I motori del primo stadio si spensero circa 2 minuti e 42 secondi dopo il decollo, seguiti dalla separazione dell'S-IC e dall'accensione dell'S-II; il secondo stadio si spense e si separò dopo circa 9 minuti e 8 secondi, e l'S-IVB si accese per la prima volta pochi secondi dopo.

A dodici minuti dal decollo, l'Apollo 11 si trovava in un'orbita terrestre quasi circolare di circa 186 per 183 chilometri. Dopo un'orbita e mezza — circa due ore e mezza — una seconda accensione dell'S-IVB effettuò l'iniezione translunare: una combustione di circa 5 minuti e 47 secondi iniziata alle 16:16:16 UTC. Mezz'ora dopo, con Collins ai comandi dal sedile sinistro, si svolse la manovra di trasposizione, aggancio ed estrazione: la *Columbia* si separò dallo stadio ormai esaurito, si girò e si agganciò all'*Eagle*, ancora fissato al razzo. Estratto il modulo lunare, la navicella proseguì verso la Luna mentre l'S-IVB veniva indirizzato su una traiettoria che lo portava oltre, per evitare qualsiasi collisione con la navicella, la Terra o la Luna; l'effetto fionda del passaggio lunare lo lasciò in un'orbita solare.

Il 19 luglio alle 17:21:50 UTC l'Apollo 11 passò dietro la Luna e accese il motore di propulsione del modulo di servizio per entrare in orbita lunare. Nelle successive trenta orbite l'equipaggio osservò il sito di allunaggio passare sotto di loro, nel Mare della Tranquillità meridionale, a circa 19 chilometri a sud-ovest del cratere Sabine D. Il sito era stato scelto in parte perché le sonde robotiche Ranger 8 e Surveyor 5, insieme alle sonde Lunar Orbiter, lo avevano caratterizzato come relativamente piatto e liscio: si trovava a circa 25 chilometri a sud-est del punto di allunaggio della Surveyor 5 e a circa 68 chilometri a sud-ovest del sito di impatto della Ranger 8.

Alle 12:52:00 UTC del 20 luglio, Aldrin e Armstrong entrarono nell'*Eagle* e iniziarono i preparativi finali. Alle 17:44:00 l'*Eagle* si separò dalla *Columbia*. Collins, ormai solo, ispezionò il modulo lunare mentre ruotava lentamente davanti a lui, verificando che fosse intatto e che il carrello di atterraggio si fosse dispiegato. Armstrong riassunse la situazione: "L'Eagle ha le ali."

Fin dall'inizio della discesa, entrambi notarono che gli elementi del terreno passavano con due o tre secondi di anticipo: erano "in anticipo" e sarebbero atterrati a chilometri di distanza, a ovest del punto previsto. L'*Eagle* viaggiava troppo veloce. La causa potrebbe essere stata i mascon, concentrazioni di massa nella crosta lunare che distorcono localmente la gravità; il direttore di volo Gene Kranz ipotizzò anche un eccesso di pressione nel tunnel di aggancio o la piroetta di ispezione stessa.

Cinque minuti dopo l'inizio della combustione di discesa, a 1.800 metri (6.000 piedi) di altitudine, il computer di guida del modulo lunare distrasse l'equipaggio con il primo di una serie di allarmi di programma 1201 e 1202. Nel centro di controllo di Houston, l'ingegnere informatico Jack Garman disse all'ufficiale di guida Steve Bales che era sicuro continuare, e questo fu trasmesso all'equipaggio. Gli allarmi indicavano "overflow esecutivi": il computer non riusciva a completare tutti i suoi compiti in tempo reale e doveva rimandarne alcuni. Margaret Hamilton, direttrice della programmazione software del computer di volo dell'Apollo presso il MIT Charles Stark Draper Laboratory, lo riassunse in seguito con precisione: incolpare il computer dei problemi dell'Apollo 11 sarebbe come incolpare chi scopre un incendio e chiama i pompieri, perché il software era programmato per eliminare i compiti a bassa priorità e ripristinare quelli importanti. Lungi dal forzare un aborto, il computer ne evitò uno.

Durante la missione la causa fu attribuita alla posizione errata dell'interruttore del radar di rendez-vous, che faceva sì che il computer elaborasse contemporaneamente i dati sia del radar di rendez-vous sia del radar di atterraggio. L'ingegnere software Don Eyles concluse, in un articolo del 2005, che l'origine era un difetto di progettazione dell'hardware già riscontrato nei test del primo modulo lunare senza equipaggio, sull'Apollo 5: uno sfasamento elettrico tra due parti del sistema radar di rendez-vous poteva far sembrare al computer che l'antenna, in realtà ferma, oscillasse tra due posizioni, e il conseguente consumo spurio di cicli causò gli allarmi.

Guardando di nuovo fuori, Armstrong vide che il sistema di guida stava dirigendo il modulo verso un'area disseminata di massi a nord e a est di un cratere di 91 metri (300 piedi) di diametro, in seguito identificato come cratere West. Assunse il controllo semiautomatico. Valutò di atterrare prima del campo di massi per poter prelevare campioni geologici da lì, ma la sua velocità orizzontale era troppo elevata. Per tutta la discesa Aldrin comunicò i dati di navigazione mentre Armstrong pilotava.

Armstrong trovò una zona libera e vi si diresse; avvicinandosi, a 76 metri (250 piedi), scoprì che il suo nuovo sito di atterraggio conteneva un cratere. A 33 metri (107 piedi), consapevole che il propellente si stava esaurendo, decise di atterrare nel primo punto possibile: superò il cratere e trovò un'altra zona pianeggiante. Si trovavano a 30 metri (100 piedi) dalla superficie con novanta secondi di propellente rimanente. La polvere sollevata dal motore iniziò a offuscare la percezione del movimento del modulo, e Armstrong si concentrò su grandi rocce che spuntavano dalla nube per giudicare la propria velocità.

Una luce segnalò ad Aldrin che almeno una delle sonde lunghe 170 centimetri (67 pollici) appese al carrello di atterraggio aveva toccato il suolo: "Contact light!" Armstrong avrebbe dovuto spegnere immediatamente il motore — gli ingegneri temevano che la pressione dei propri gas di scarico riflessa dalla superficie potesse farlo esplodere — ma se ne dimenticò. Tre secondi dopo l'*Eagle* si posò sulla superficie e Armstrong spense il motore.

L'*Eagle* atterrò alle 20:17:40 UTC di domenica 20 luglio 1969, con 98 chilogrammi (216 libbre) di carburante utilizzabile residuo. Le informazioni a disposizione dell'equipaggio e dei controllori indicavano un margine di altri 25 secondi di volo propulso prima che un aborto senza toccare il suolo cessasse di essere sicuro; analisi successive collocarono il valore reale più vicino ai 50 secondi. L'Apollo 11 atterrò con meno carburante della maggior parte delle missioni successive, e gli astronauti ricevettero un allarme precoce di livello basso: si scoprì poi che il carburante aveva sciabordato più del previsto, scoprendo un sensore. Nei serbatoi delle missioni successive furono aggiunti setti anti-sciabordio.

Dopo aver completato la lista di controllo post-atterraggio, Armstrong rispose all'operatore di comunicazione Charles Duke con le parole: "Houston, qui base della Tranquillità. L'Eagle è atterrata" ("Houston, Tranquility Base here. The Eagle has landed"). Il cambio non provato del nominativo radio da *Eagle* a *Tranquility Base* rese chiaro a chiunque stesse ascoltando che l'atterraggio era compiuto. Duke espresse il sollievo del controllo missione: "Ricevuto, Tranquility, vi abbiamo al suolo. Avete un gruppo di persone qui che stavano per diventare blu. Stiamo di nuovo respirando."

Due ore e mezza dopo l'atterraggio, prima di iniziare i preparativi per uscire, Aldrin chiese via radio a tutti coloro che ascoltavano di fermarsi un momento a riflettere sugli eventi delle ore precedenti e a ringraziare ciascuno a modo proprio. Prese poi la comunione in privato. La NASA era allora coinvolta in una causa legale con l'attivista atea Madalyn Murray O'Hair, che esigeva che i suoi astronauti si astenessero dal trasmettere attività religiose dallo spazio, e per questo motivo Aldrin evitò di menzionarlo direttamente. Il piano di volo prevedeva un periodo di sonno di cinque ore prima della passeggiata lunare, ma l'equipaggio, convinto che non sarebbe riuscito a dormire, chiese di anticipare i preparativi.

I preparativi per uscire iniziarono alle 23:43 UTC e durarono tre ore e mezza invece di due: durante l'addestramento tutto era stato predisposto in anticipo, mentre la cabina reale conteneva anche liste di controllo, pacchi di cibo e attrezzi. Sei ore e trentanove minuti dopo l'atterraggio, l'*Eagle* fu depressurizzata.

Il portello si aprì alle 02:39:33. Armstrong ebbe qualche difficoltà a passarci attraverso con lo zaino di supporto vitale indossato; alcune delle frequenze cardiache più elevate mai registrate negli astronauti dell'Apollo si verificarono proprio durante queste uscite ed entrate. Alle 02:51 iniziò la discesa lungo la scaletta a nove gradini, incapace di vedere i propri piedi a causa dell'unità di comando remoto sul petto. Scendendo, tirò un cavo per dispiegare l'unità modulare di stivaggio attrezzature (MESA) ripiegata contro il fianco dell'*Eagle* e per attivare la telecamera.

L'Apollo 11 utilizzava una televisione a scansione lenta, incompatibile con la trasmissione convenzionale: l'immagine veniva mostrata su un monitor speciale, che una telecamera ordinaria filmava a sua volta, con la perdita di qualità che ciò comportava. Il segnale fu ricevuto a Goldstone, negli Stati Uniti, e con migliore fedeltà alla stazione di Honeysuckle Creek vicino Canberra; pochi minuti dopo la trasmissione passò al radiotelescopio più sensibile di Parkes. Nonostante le difficoltà tecniche e meteorologiche, le immagini in bianco e nero raggiunsero almeno 600 milioni di persone. Copie in formato di trasmissione sono sopravvissute e sono ampiamente disponibili, ma le registrazioni originali a scansione lenta andarono molto probabilmente perdute quando la NASA riutilizzò i nastri magnetici.

Dopo aver descritto la polvere come "a grana molto fine", "quasi come una polvere", alle 02:56:15 — sei ore e mezza dopo l'atterraggio — Armstrong scese dal piede d'appoggio dell'*Eagle* e dichiarò: "Questo è un piccolo passo per [un] uomo, un grande balzo per l'umanità" ("That's one small step for [a] man, one giant leap for mankind"). La sua intenzione era dire "per un uomo", ma l'articolo non è udibile nella trasmissione.

Circa sette minuti dopo raccolse un campione di suolo di emergenza con un sacchetto fissato a un'asta e lo ripose in una tasca sulla coscia destra: una garanzia che un po' di suolo lunare sarebbe tornato anche se un'emergenza avesse costretto ad accorciare la passeggiata. Dodici minuti dopo rimosse la telecamera dal MESA, la fece panoramicamente ruotare e la montò su un treppiede; il cavo rimase parzialmente arrotolato e costituì un rischio di inciampo per tutta l'attività. Le foto fisse furono scattate con una Hasselblad che poteva essere tenuta in mano o montata sulla tuta. Aldrin lo raggiunse sulla superficie e descrisse il panorama con due parole: "Magnifica desolazione" ("Magnificent desolation").

Muoversi in un sesto della gravità terrestre fu, secondo Armstrong, "forse persino più facile delle simulazioni". Aldrin provò vari modi di spostarsi, compresi salti a piedi uniti come un canguro; lo zaino tendeva a farli inclinare all'indietro, ma nessuno dei due ebbe seri problemi di equilibrio, e un'andatura balzata divenne il metodo preferito. Bisognava pianificare sei o sette passi in anticipo, e il suolo fine era scivoloso. Aldrin notò che passare dalla luce del sole all'ombra dell'*Eagle* non cambiava la temperatura all'interno della tuta, sebbene il casco si riscaldasse al sole. Il MESA, all'ombra, non offriva una superficie di lavoro stabile e rallentava un po' i compiti.

Gli astronauti eressero l'asta portabandiera lunare con la bandiera degli Stati Uniti in vista della telecamera. Aldrin ricordò che, tra tutti i compiti, questo era quello che più desiderava riuscisse bene; ma l'asta telescopica penetrò solo per pochi centimetri nel terreno duro. Temendo che potesse cadere davanti al pubblico televisivo, fece comunque "un saluto impeccabile da West Point".

Prima che Aldrin potesse fotografare Armstrong con la bandiera, Richard Nixon parlò con loro tramite una trasmissione telefonica che il presidente definì la telefonata più storica mai fatta dalla Casa Bianca. Nixon aveva preparato un lungo discorso; Frank Borman, presente come collegamento della NASA, lo convinse a essere breve. Nixon disse che, grazie a ciò che avevano fatto, i cieli erano diventati parte del mondo dell'uomo, e che per un momento inestimabile tutti gli abitanti della Terra erano davvero un'unica cosa. Armstrong rispose che era un onore essere lì a rappresentare non solo gli Stati Uniti ma gli uomini di pace di tutte le nazioni.

Armstrong svelò anche la targa montata sulla scaletta del modulo lunare, recante due disegni della Terra — gli emisferi occidentale e orientale —, le firme dei tre astronauti e del presidente, e un'iscrizione: "Qui uomini del pianeta Terra posero per la prima volta piede sulla Luna. Luglio 1969 d.C. Siamo venuti in pace per tutta l'umanità."

A causa del rischio di un aborto anticipato sulla Luna, i geologi riuscirono a convincere la NASA ad autorizzare solo esperimenti che potessero essere allestiti o completati in dieci minuti. L'Apollo 11 lasciò quindi non un ALSEP completo, come le missioni successive, ma il più semplice EASEP: progettato per essere dispiegato con un unico gesto, con il retroriflettore laser pronto in meno di dieci minuti. Il pacchetto comprendeva un esperimento sismico passivo, per misurare i sismi lunari, e un retroriflettore per l'esperimento di telemetria laser lunare. Per quanto semplice, il sismometro era abbastanza sensibile da rilevare i movimenti di Armstrong mentre dormiva.

Un altro esperimento misurava direttamente gli elementi pesanti del vento solare: un sottile foglio di alluminio dispiegato sulla superficie rivolto verso il Sole, nel quale le particelle del vento solare avrebbero dovuto penetrare e rimanere saldamente intrappolate. Il foglio fu recuperato dopo 77 minuti e riportato sulla Terra all'interno di una delle scatole dei campioni.

Armstrong percorse 60 metri (196 piedi) dal modulo lunare per fotografare il bordo del cratere Little West, mentre Aldrin prelevava due carote: usò il martello da geologo per infilare i tubi — l'unica volta in cui il martello fu usato durante la missione — e non riuscì a penetrare più di quindici centimetri (sei pollici). Raccolsero poi rocce con palette e pinze montate su manici estensibili. Molti compiti richiesero più tempo del previsto, così interruppero la documentazione della raccolta dei campioni a metà dei 34 minuti assegnati, e Aldrin riempì la scatola delle rocce con 6 chilogrammi di suolo per completare i campioni.

Il controllo missione usò una frase in codice per avvertire Armstrong che il suo ritmo metabolico era elevato e che doveva rallentare; poiché i ritmi rimasero generalmente al di sotto delle attese, alla coppia fu concessa una proroga di quindici minuti. Armstrong spiegò in un'intervista del 2010 che la NASA aveva limitato la durata e la portata della prima passeggiata lunare perché non esisteva una prova empirica di quanta acqua di raffreddamento avrebbero consumato gli zaini per smaltire il calore corporeo.

I campioni contenevano due tipi di roccia, basalto e breccia, e restituirono tre minerali fino ad allora sconosciuti: l'armalcolite — chiamata così in onore di Armstrong, Aldrin e Collins —, la tranquillityite e la pirosferroite. Tutti e tre sono stati da allora ritrovati anche sulla Terra.

Aldrin entrò per primo. Con qualche difficoltà, i due issarono fino al portello, con una carrucola a cavo piatto chiamata trasportatore di equipaggiamento lunare, la pellicola e due scatole con 21,55 chilogrammi di materiale della superficie lunare; il sistema si rivelò così inefficiente che gli equipaggi successivi preferirono portare il materiale a mano. Una volta dentro e collegati al supporto vitale del modulo, alleggerirono lo stadio di risalita gettando via gli zaini, le soprascarpe lunari, una Hasselblad vuota e altra attrezzatura. Il portello si chiuse alle 05:11:13 e si sistemarono per dormire.

Muovendosi nella cabina, Aldrin danneggiò accidentalmente l'interruttore che avrebbe armato il motore principale per il decollo. Ci si preoccupò che, senza di esso, potessero rimanere bloccati sulla Luna; la punta non conduttiva di un pennarello si rivelò sufficiente per azionare l'interruttore.

Dopo oltre ventuno ore e mezza sulla superficie, lasciarono — oltre agli strumenti scientifici — uno stemma di missione dell'Apollo 1 in memoria di Chaffee, Grissom e White; due medaglie commemorative per i cosmonauti sovietici Vladimir Komarov e Yuri Gagarin, morti nel 1967 e nel 1968; una borsa contenente una replica dorata di un ramo d'ulivo, il simbolo tradizionale della pace; e un disco di silicio con messaggi di buona volontà dei presidenti Eisenhower, Kennedy, Johnson e Nixon e di leader di 73 paesi.

Mentre dormivano, a cento chilometri di distanza la sonda sovietica Luna 15 si preparava a scendere. I suoi controllori avevano anticipato inaspettatamente la manovra nel tentativo di riportare campioni prima dell'Apollo 11; la sonda si schiantò alle 15:50 UTC. Circa due ore dopo, alle 17:54:00 UTC, lo stadio di risalita dell'*Eagle* decollò per ricongiungersi con Collins. Le riprese effettuate dal modulo lunare al decollo mostrano la bandiera — piantata a circa otto metri dallo stadio di discesa — sferzata violentemente dallo scarico del motore; Aldrin alzò lo sguardo giusto in tempo per vederla cadere. Le missioni successive piantarono le loro bandiere più lontano dal modulo.

L'*Eagle* si incontrò con la *Columbia* alle 21:24 UTC del 21 luglio e i due si agganciarono alle 21:35. Lo stadio di risalita fu sganciato in orbita lunare alle 23:41.

Durante la sua giornata da solo, Collins non si sentì solo. Sebbene si sia scritto che "da Adamo in poi nessun essere umano aveva conosciuto una simile solitudine", egli si considerava parte a pieno titolo della missione: scrisse nella sua autobiografia che l'impresa era stata concepita per tre uomini e che riteneva la propria parte necessaria quanto quella degli altri due. Nei 48 minuti di ogni orbita in cui il lato nascosto lo lasciava senza contatto radio con la Terra, ciò che provava non era paura o solitudine, ma "consapevolezza, attesa, soddisfazione, fiducia, quasi esultanza".

Uno dei suoi primi compiti fu localizzare il modulo lunare al suolo. Houston gli aveva detto di ritenere che l'atterraggio fosse avvenuto a circa 6,4 chilometri dall'obiettivo, ma a ogni passaggio cercò invano. Alla terza orbita, poco prima di passare sul lato nascosto, il controllo missione lo avvertì di un problema con la temperatura del refrigerante: se fosse scesa troppo, alcune parti della *Columbia* avrebbero potuto congelare. Invece di prendere il controllo manuale e applicare la procedura di guasto prescritta, Collins spostò l'interruttore del sistema da automatico a manuale e di nuovo indietro, proseguì con i suoi compiti di routine e osservò la temperatura; al ritorno sul lato visibile poté riferire che il problema era risolto.

Sulla via del ritorno, un cuscinetto si guastò alla stazione di tracciamento di Guam, minacciando di lasciare senza comunicazioni l'ultimo tratto del rientro. Non c'era tempo per una riparazione convenzionale, così il direttore della stazione, Charles Force, chiese al figlio decenne Greg di infilare le sue piccole mani nell'alloggiamento e riempirlo di grasso. Armstrong ringraziò poi il ragazzo.

Nel frattempo il capitano dell'aeronautica Hank Brandli, che aveva accesso a immagini classificate di satelliti spia, vide che un fronte temporalesco si dirigeva verso l'area di recupero: la scarsa visibilità e i forti venti in quota avrebbero "fatto a brandelli i paracadute". Allertò il capitano Willard S. Houston Jr., del Centro Meteorologico della Flotta a Pearl Harbor, che disponeva dell'autorizzazione necessaria, e su raccomandazione di entrambi, il contrammiraglio Donald C. Davis consigliò alla NASA di cambiare l'area di recupero, rischiando ciascuno la propria carriera. La nuova area si trovava a 215 miglia nautiche (398 chilometri) a nord-est.

Il cambiamento modificò il piano di volo e richiese una sequenza di rientro mai usata prima: in un rientro convenzionale l'evento P64 era seguito da P67, mentre un rientro con rimbalzo utilizzava P65 e P66; qui, poiché il rientro fu allungato senza un vero rimbalzo, P65 conduceva direttamente a P67. La prima fase sottopose l'equipaggio a 6,5 g e la seconda a 6,0 g.

La portaerei USS *Hornet*, al comando del capitano Carl J. Seiberlich, era stata designata nave di recupero principale il 5 giugno, in sostituzione della USS *Princeton*, che aveva recuperato l'Apollo 10 il 26 maggio. Giunta a Pearl Harbor il 5 luglio, imbarcò elicotteri Sikorsky SH-3 Sea King dello squadrone HS-4, sommozzatori UDT, una squadra di recupero della NASA di 35 persone e circa 120 giornalisti. Salpò il 12 luglio verso l'area di recupero, nel Pacifico centrale.

Prima dell'alba del 24 luglio, la *Hornet* lanciò quattro Sea King e tre Grumman E-1 Tracer. Alle 16:44 UTC si aprirono i paracadute stabilizzatori della *Columbia*, e sette minuti dopo la capsula toccò l'acqua a 2.660 chilometri a est dell'atollo di Wake, 380 chilometri a sud dell'atollo Johnston e a 24 chilometri dalla portaerei. La *Columbia* rimase capovolta, ma dei palloni di galleggiamento attivati dagli astronauti la raddrizzarono in meno di dieci minuti; un sommozzatore fissò un'ancora galleggiante mentre altri montavano collari di galleggiamento e zattere.

I sommozzatori consegnarono all'equipaggio tute di isolamento biologico e li aiutarono a salire sulla zattera. La possibilità di riportare agenti patogeni dalla Luna era considerata remota, ma la NASA prese precauzioni: gli astronauti furono strofinati con una soluzione di ipoclorito di sodio e la *Columbia* fu pulita con povidone-iodio; la zattera contenente il materiale di decontaminazione fu deliberatamente affondata. Dopo che l'elicottero atterrò sulla *Hornet* alle 17:53 UTC, gli astronauti percorsero nove metri fino alla struttura mobile di quarantena, dove iniziarono la parte terrestre dei loro ventuno giorni di isolamento. Nixon li accolse lì e disse loro che, grazie a ciò che avevano fatto, il mondo non era mai stato così vicino.

La *Columbia* fu issata a bordo dalla gru della nave e collegata alla struttura di quarantena tramite un tunnel flessibile, attraverso il quale l'ingegnere John Hirasaki estrasse i campioni, le pellicole e i nastri dei dati. Tutto il materiale recuperato fu trasportato in aereo alla base aerea di Ellington, a Houston, e raggiunse il Lunar Receiving Laboratory in meno di 48 ore. La *Hornet* rientrò a Pearl Harbor il 26 luglio; la struttura di quarantena fu caricata su un Lockheed C-141 Starlifter e atterrò a Houston il 27, e gli astronauti entrarono nel laboratorio alle 10:00 UTC del 28. In base alla legge sull'esposizione extraterrestre, promulgata dalla NASA il 16 luglio per codificare il proprio protocollo, la quarantena fu mantenuta fino al 10 agosto 1969, quando il comitato interagenzia per la contaminazione da rientro rilasciò l'equipaggio ad Atlanta con un certificato di buona salute.

Il 13 agosto 1969 Armstrong, Aldrin e Collins furono onorati con parate di coriandoli a New York e Chicago davanti a circa sei milioni di persone; a New York il percorso andava da Bowling Green alla sede delle Nazioni Unite, e Broadway fu ribattezzata "Apollo Way" per un giorno. Quella sera, durante una cena di stato a Los Angeles a cui parteciparono membri del Congresso, quarantaquattro governatori e ambasciatori di 83 nazioni, Nixon e Agnew consegnarono a ciascun astronauta la Medaglia presidenziale della libertà. Il 16 settembre si rivolsero a una sessione congiunta del Congresso e presentarono due bandiere degli Stati Uniti che avevano viaggiato fino alla superficie lunare a bordo dell'*Eagle*, una per la Camera dei rappresentanti e una per il Senato.

La tournée mondiale di buona volontà, intitolata "Giant Leap", durò 38 giorni: iniziò il 29 settembre a Città del Messico e terminò il 5 novembre 1969 a Tokyo, con tappe in 22 paesi — tra cui Bogotà, Buenos Aires, Rio de Janeiro, Madrid, Parigi, Amsterdam, Bruxelles, Londra, Berlino Ovest, Roma, Belgrado, Teheran, Bombay, Bangkok, Sydney, Guam e Honolulu. A Londra, Elisabetta II li ricevette a Buckingham Palace; a Belgrado una folla di quattrocento-cinquecentomila persone li accompagnò dall'aeroporto alla Tomba del Milite Ignoto.

Camminare sulla Luna e tornare sani e salvi realizzò l'obiettivo che Kennedy aveva fissato otto anni prima: durante l'atterraggio, nel controllo missione, il suo discorso apparve sugli schermi seguito dalle parole "MISSIONE COMPIUTA, luglio 1969". Con l'Apollo 11, gli Stati Uniti avevano vinto la corsa allo spazio.

Non tutti festeggiarono allo stesso modo. Il giorno prima del lancio, manifestanti guidati da Ralph Abernathy protestarono davanti al Kennedy Space Center contro il contrasto tra le spese spaziali e la povertà; l'amministratore Thomas Paine lo incontrò e finì per invitare i manifestanti ad assistere al lancio come ospiti. Il poeta Gil Scott-Heron scrisse "Whitey on the Moon" nel 1970, leggendo nella missione un simbolo della disuguaglianza razziale negli Stati Uniti.

La *Columbia* girò gli Stati Uniti, visitando 49 capitali statali, Washington D.C. e Anchorage; nel 1971 passò allo Smithsonian e fu esposta al National Air and Space Museum, nella sala Milestones of Flight, accanto al Wright Flyer, allo Spirit of St. Louis, al Bell X-1, all'X-15 e al Friendship 7. Nel 2017 si trasferì nell'hangar di restauro dello Steven F. Udvar-Hazy Center per essere preparata per la tournée "Destination Moon". Lo stadio di discesa dell'*Eagle* rimane sulla Luna: nel 2009 il Lunar Reconnaissance Orbiter fotografò i siti di atterraggio con una risoluzione sufficiente a distinguere gli stadi di discesa, gli strumenti e le impronte degli astronauti. Si presume che lo stadio di risalita, la cui traiettoria non fu seguita dopo lo sgancio, si sia schiantato in un punto sconosciuto, sebbene un articolo pubblicato nel 2021 sostenga che potrebbe trovarsi ancora in orbita.

Tra gli esperimenti, il sismometro passivo smise di ricevere comandi il 25 agosto 1969 e perse il collegamento discendente il 14 dicembre; il retroriflettore laser, al contrario, rimane operativo nel 2025 e continua a misurare la distanza Terra-Luna mezzo secolo dopo. Le rocce sono conservate presso il Lunar Sample Laboratory Facility del Johnson Space Center, con una collezione più piccola a White Sands: oltre un centinaio di laboratori in tutto il mondo le studiano, e circa cinquecento campioni vengono preparati e inviati ai ricercatori ogni anno. Nel novembre 1969 Nixon chiese alla NASA di preparare circa 250 espositori commemorativi con polvere lunare e bandiere dell'Apollo 11 destinati a 135 nazioni, ai cinquanta stati e alle Nazioni Unite.

I motori F-1 del primo stadio che lanciò l'Apollo 11 furono localizzati sul fondo dell'Atlantico nel 2012 da un team finanziato da Jeff Bezos, e nel luglio 2013 un restauratore trovò sotto la ruggine un numero di serie che la NASA confermò essere quello dell'Apollo 11. Lo stadio S-IVB, che effettuò l'iniezione translunare, rimane in un'orbita solare vicina a quella terrestre.