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人類首次登陸月球的載人太空飛行任務 来自维基百科，自由的百科全书
太陽神十一號（英語：Apollo 11）是人類首次登陸月球的載人太空飛行任務，指令長尼爾·杭思朗與登月艙駕駛員巴茲·艾德靈組成美國登月組於1969年7月20日20時17分乘「鷹號」登月艙（Lunar Module Eagle (LM-5)）在月表着陸。6小時39分後，杭思朗在7月21日2時56分成為月表第一人，艾德靈19分鐘後跟進。兩人在月表活動約135分鐘，收集21.55公斤月岩樣本帶回地球。杭思朗和艾德靈在月表活動期間，指令艙駕駛員米高·柯林斯獨自在「哥倫比亞號」服務與指令艙（Command module Columbia (CM-107)）繞月飛行。指令長和登月艙駕駛員在月表停留21小時36分，並為着陸點冠名「靜海基地」，然後乘登月艙升空並與「哥倫比亞號」對接。
除特別註明外，此條目或章節的時間均以世界協調時（UTC±0）為準。 | |
| 任務類型 | 載人登月（G類） |
|---|---|
| 營運方 | 美國太空總署 |
| 國際衛星識別碼 |
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| 衛星目錄序號 | |
| 任務時長 | 8天3小時18分35秒 |
| 太空船屬性 | |
| 太空船 |
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| 製造方 | |
| 發射質量 | 45702公斤 |
| 着陸質量 | 4932公斤 |
| 人員 | |
| 人數 | 3 |
| 乘組成員 | |
| 呼號 |
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| 任務開始 | |
| 發射日期 | 1969年7月16日 13時32分整[3] |
| 運載火箭 | 農神五號SA-506 |
| 發射場 | 甘迺迪太空中心39A號發射台 |
| 任務結束 | |
| 回收方 | 大黃蜂號航母 |
| 着陸日期 | 1969年7月24日 16時50分35秒 |
| 着陸地點 |
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| 軌道參數 | |
| 參照系 | 月心軌道 |
| 近月點 | 100.9公里[4] |
| 遠月點 | 122.4公里[4] |
| 傾角 | 1.25度[4] |
| 週期 | 兩小時[4] |
| 曆元 | 1969年7月19日21時44分[4] |
| 月球軌道器 | |
| 太空船組件 | 服務與指令艙 |
| 入軌 | 1969年7月19日 17時21分50秒[5]:106 |
| 脫軌 | 1969年7月22日4時55分42秒[5]:109 |
| 軌道 | 30 |
| 月球著陸器 | |
| 太空船組件 | 登月艙 |
| 着陸日期 | 1969年7月20日 20時17分40秒[6] |
| 返回發射 | 1969年7月21日 17時54分整[5]:97 |
| 着陸點 | |
| 樣本質量 | 21.55公斤 |
| 地表艙外活動 | 1 |
| 活動時長 | 2小時31分40秒 |
| 與登月艙對接 | |
| 對接日期 | 1969年7月16日 16時56分03秒[5]:106 |
| 分離日期 | 1969年7月20日 17時44分整[5]:107 |
| 與登月艙上升段對接 | |
| 對接日期 | 1969年7月21日 21時35分整[5]:109 |
| 分離日期 | 1969年7月21日 23時41分31秒[5]:109 |
  左起：杭思朗、柯林斯、艾德靈 | |
7月16日13時32分，搭乘太陽神十一號的農神五號運載火箭從佛羅里達州梅里特島甘迺迪太空中心起飛，這是美國太空總署太陽神計劃第五次載人太空飛行任務。太陽神太空船包含三部分，其中只有可容納三名太空人的指令艙會返回地球，服務艙為指令艙提供推進動力、電力、氧氣和水，登月艙分兩段，下降段用於月表着陸，上升段把太空人送回繞月軌道。
農神五號第三節火箭把太空船送入地月轉移軌道，太空人將太空船與火箭分離，駕駛太空船飛行三天進入繞月軌道。杭思朗和艾德靈進入登月艙並在7月20日着陸靜海，完成月表任務後再乘「鷹號」上升段起飛，與指令艙中的柯林斯會合。三人隨後拋棄「鷹號」，把「哥倫比亞號」推離繞月軌道進入返地軌道。[5]:1097月24日，三人經過八天多的任務後濺落太平洋。
杭思朗踏上月表的第一步由電視向全世界實況轉播，他此時的話「這是個人的一小步，也是人類的一大步」傳遍世界[注 1][9]。美國總統約翰·甘迺迪曾於1961年提出「在20世紀60年代結束前把人送上月球並安全返回」，太陽神十一號確保太空競賽以美國獲勝告終，告慰前總統在天之靈[10]。
20世紀50年代末到60年代初，美國與蘇聯陷入冷戰[11]:134。1957年10月4日，蘇聯發射史上首枚人造衛星史普尼克一號，引發國際社會無限聯想，西方國家對此深感震驚和恐懼。史普尼克一號表明蘇聯有從洲際距離投送核武器的能力，對美國軍事、經濟和技術優勢形成重大挑戰[11]:13–15。隨之而來的史普尼克危機引發太空競賽[12]:1。美國總統德懷特·艾森豪威爾建立美國太空總署（以下簡稱太空總署）並啟動水星計劃[13]:101–106，旨在把人類送到地球軌道[13]:134。但蘇聯再度搶先一步，太空人尤里·阿列克謝耶維奇·加加林在1961年4月12日成為太空第一人和地球軌道第一人[13]:332–333。近一個月後，亞倫·舒柏成為首位美國太空人，在亞軌道飛行15分鐘。濺落大西洋並獲救後，他接到新總統約翰·甘迺迪的賀電[11]:121。
蘇聯運載火箭的運力更強，為確保兩國公平競爭，甘迺迪決定從太空總署建議中選擇超出已有火箭技術範圍的方案，最後敲定載人登月[11]:112–117。1961年5月25日，甘迺迪向美國國會發表《國家迫切所需》演說，其中談到：
我相信，國家應在本年代（20世紀60年代）結束前把人送上月球並安全返航。這將是本時代最震撼全人類的太空專案，也是最重要、最困難、成本最高昂的遠端太空探索專案。我們建議加快發展合適的月球太空船，開發液體和固體燃料火箭，規模遠超現有水平，直到確定哪種方案更佳。我們提議為其他引擎開發與無人駕駛探索另行提供資金，特別是對國家而言至關重要，而且永遠不能忽視的領域：確保率先登月者的生命。從極其現實的角度來說，登上月球的不是個人——我們可以肯定，這將是整個國家的成就，是所有人齊心協力把他送上去。
——甘迺迪國會演講節選[14]
1962年9月12日，甘迺迪在德薩斯州侯斯頓萊斯大學足球場向約四萬群眾發表《我們選擇登月》演講[15][16]，內容廣為流傳：
眼下太空還沒有衝突、偏見和民族矛盾，但所有人都面臨它的威脅。人類需要竭盡全力才能征服太空，全人類和平協同運作的機遇可能絕無僅有。或許有人要問，為什麼把月球當成目標？他們或許還會問，為什麼要登上最高的山峰，35年前又為什麼要飛越大西洋？為什麼萊斯大學要和德薩斯大學競爭？
我們選擇登月！我們決定……在本年代達成登月等目標，不是因為這很簡單，而是因為非常困難。如此目標能集中我們最頂尖的技術和力量，我們願意接受挑戰，像面對其他挑戰一樣不會推遲、志在必勝。[17]
總統的提議遭遇許多美國人反對，麻省理工學院數學家諾伯特·維納認為計劃毫無意義，純屬浪費[18][19]。登月目標此時已得名太陽神計劃[12]:15。1961年6月，甘迺迪會見蘇聯部長會議主席尼基塔·謝爾蓋耶維奇·赫魯雪夫，提議合作登月，但赫魯雪夫沒有接受[20]。1963年9月20日，甘迺迪在聯合國大會提出協同運作探索月球[21]。同年甘迺迪遇刺後，協同運作登月任務構想作廢[22]。
太空總署很早就決定放棄直接起飛和地球軌道交會方案，採用月球軌道交會，即兩個太空船分別在太空飛行後會合，對後來的技術發展影響深遠。1962年7月，太空總署首腦占士·韋伯宣佈採用月球軌道交會方案。[23][13]:85–86太陽神太空船將由三部分組成，其中只有可容納三名太空人的指令艙會返回地球，服務艙為指令艙提供推進動力、電力、氧氣和水，登月艙分兩段，下降段用於月表着陸，上升段把太空人送回繞月軌道[12]:72–77。這種設計表明太空船只需當時還在研發的單枚農神五號運載火箭就能發射[12]:48–49。
太陽神計劃所需技術和工藝早在雙子座計劃就開始發展[12]:181–182, 205–208。太空總署採用最新的半導體電子技術推動太陽神計劃，如行星際監測站的金屬氧化物半導體場效電晶體[24][25]，太陽神導引電腦採用的矽制集成電路晶片[26]。
1967年1月27日，古斯·格里森、愛德華·懷特、羅渣·查菲測試太陽神一號太空船時死於火災，太陽神計劃馬上暫停，全面安全審查接踵而至[12]:214–218。1968年10月，太陽神七號證明指令艙能在地球軌道正常工作[12]:265–272，同年12月又經太陽神八號證明繞月軌道飛行能力[12]:274–284。1969年3月太陽神九號把登月艙帶上地球軌道[12]:292–300，同年五月太陽神十號在繞月軌道為登月「綵排」。1969年7月，太陽神十一號走出登月最後一步的各方面需求均已就緒。[12]:303–312
蘇聯雖然早期領先，但因與農神五號競爭的N1運載火箭開發反覆失敗逐漸落後[27]，只好採用無人探測器試圖搶在美國前把月岩帶回地球。月球十五號趕在太陽神十一號之前抵達月球軌道，但卻在着陸期間因故障在危海墜毀，杭思朗和艾德靈約在兩小時後從月表起飛返航。英國納菲爾德無線電天文實驗室的無線電望遠鏡錄下月球十五號着陸期間的傳輸訊號，後在2009年7月太陽神十一號40周年之際公佈。[28]
1967年11月20日，太空總署正式宣佈太陽神九號的替補人員是指令長尼爾·杭思朗、指令艙駕駛員占·洛弗爾和登月艙駕駛員巴茲·艾德靈[12]:374。洛弗爾與艾德靈曾在雙子座十二號合作飛行。登月艙設計和製造延誤導致太陽神八號和九號任務調換主乘組和替補乘組，杭思朗一行改成太陽神八號替補人員。根據輪換標準，每次任務的替補乘組便是此後第三次任務的主乘組，所以太陽神十一號就輪到杭思朗等人執掌。[29]:312–313
太陽神八號的指令艙駕駛員米高·柯林斯雙腿不適，醫生診斷發現他的第五到第六節椎骨間骨骼增生，需要手術[30]:288–289。洛弗爾頂替柯林斯的位置，後者恢復後加入杭思朗的小組。弗萊德·海斯充當太陽神八號替補登月艙駕駛員，艾德靈是替補指令艙駕駛員。[31]太陽神十一號乘組都有太空飛行經驗[5]:90，此前所有美國載人太空飛行任務只有太陽神十號也是如此[5]:72，下一次要到1988年的穿梭機任務STS-26[5]:90。
太空總署部分人員不願與艾德靈合作，迪克·斯雷頓讓杭思朗決定是否要用洛弗爾替換。杭思朗對與艾德靈合作沒意見，在考慮超過一天後謝絕建議，覺得洛弗爾完全有資格當指令長（後在太陽神十三號實現）。[29]:338–339
太陽神十一號的主乘組完全不像太陽神十二號那樣關係友好、親密無間，友好合作姿態構建緩慢。杭思朗以冷漠出名，柯林斯自認是獨行俠，對艾德靈建立私誼的主動示好完全不給面子。[30]:434–435艾德靈和柯林斯認為，三人間關係就像「隨和客氣的陌生人」[29]:359，杭思朗對此不以為然，自稱「與所有人的合作都很順利」[29]:359。
替補隊員包括指令長洛弗爾、指令艙駕駛員威廉·安德斯和登月艙駕駛員海斯，安德斯曾與洛弗爾執行太陽神八號任務[5]:90。1969年初，安德斯接受國家航空與太空委員會任職邀約，並宣佈在1969年8月上任時從太空人位置退休。支援組的肯·馬田利與安德斯一起接受替補指令艙駕駛員訓練，萬一太陽神十一號延期到七月後安德斯因退休無法參加，馬田利就能補上。[32]:237
根據輪換標準，洛弗爾、馬田利和海斯在充當太陽神十一號替補隊員後就是太陽神十四號主乘組，但因原定執行太陽神十三號任務的亞倫·舒柏等人培訓不足，太空總署決定把三人與洛弗爾所部調換[32]:237。
水星和雙子座計劃期間，每次太空任務都包括主要和替補兩組人員，太陽神計劃增加人稱支援隊伍的第三組人員。支援人員負責整理並及時更新任務規則、飛行計劃和檢查清單，確保主要和替補人員知悉所有變動。他們還制定各種程式，特別是發生緊急情況時的程式，由主要和替補人員在模擬器訓練時專心學習並掌握。[12]:261太陽神十一號的支援人員包括馬田利、朗奴·埃萬斯和威廉·波格[12]:375。
太空船通訊員負責在侯斯頓的任務控制中心同太空人聯絡，只有他們才能直接與執行任務的太空人通話[33]:27。太陽神十一號的太空船通訊員包括：查理斯·杜克、埃萬斯、布魯士·麥坎德利斯、洛弗爾、安德斯、馬田利、海斯、唐·林德、歐文·加里歐特和夏里遜·施密特[12]:375。
太陽神十一號的飛行主管分別是：克利福德·查理斯沃思，綠隊，負責發射和艙外活動；傑拉爾德·格里芬，金隊，第一班替補；吉恩·克蘭茲，白隊，負責月表着陸階段；格林·倫尼，黑隊，負責月表升空階段；米爾頓·溫德勒，栗隊，負責計劃階段。[5]:272[33]:230, 236, 273, 320[34][35][36][37]
太陽神十一號任務的其他關鍵人員包括：[38]
柯林斯設計太陽神十一號任務徽章的構想是「美國和平登月」，他經根據洛弗爾的建議選擇美國國鳥白頭海鵰為主體，模擬器教練湯·韋爾遜提議鳥喙叼住代表和平使命的橄欖枝。柯林斯為圖案加入月球背景，地球位於遠方。圖案的光照方向不對，陰影不應在地球左側，應該是下半部。艾德靈和杭思朗認為白頭海雕與月球的顏色應立足自然，還決定徽章邊緣採用藍色和金色。杭思朗擔心不會英語的觀眾不理解「eleven」（「十一」），故採用阿拉伯數字「11」。[30]:332–334徽章沒有附上太空人的姓氏，以此「代表所有為登月勞心出力的人」[30]:332。
載人太空飛行器中心畫師畫出的圖案遭太空總署官員否決[30]:332–334。載人太空飛行器中心主任羅拔·吉魯斯認為鷹爪看起來「太顯好戰」[30]:333，經過討論決定把橄欖枝移到鷹爪[30]:333。1971年面世的艾森豪威爾一美元硬幣背面借鑑太陽神十一號徽章設計[39]，1979年問世的蘇珊·安東尼一美元硬幣也是如此[40]。
太陽神十號乘組為太空船起名「查理·布朗」和「史努比」，公共事務助理主管朱利安·希爾向載人太空飛行器中心太陽神太空船計劃辦公室主任喬治·婁建議不要讓太陽神十一號乘組也這麼隨心所欲地為太空船起名。任務早期規劃期間，太空總署無論在內部還是外部聯絡時都曾用「甜筒」代表指令艙，「草垛」代表登月艙。[41]:8
登月艙參考任務徽章圖案得名「鷹號」，另據希爾建議，指令艙按儒勒·凡爾納1865年小說《從地球到月球》裏在佛羅里達州發射太空船的巨型加農炮命名為「哥倫比亞號」，同時意指美國的歷史名稱哥倫比亞[30]:334–335[12]:331。柯林斯1976年的著作聲稱「哥倫比亞」意指基斯杜化·哥倫布[42]:116。
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太空人均配有個人喜好包裹，裝有任務期間攜帶的重要私人物品[43]。太陽神十一號共把五隻各重230克的個人喜好包裹帶上太空，三隻裝在「哥倫比亞號」（每位太空人一隻），兩隻在「鷹號」[44]。
杭思朗放在登月艙的個人喜好包裹裝有萊特兄弟1903年萊特飛行器左螺旋槳的木片還有機翼上的布料[29]:527，以及太陽神一號乘組遺孀交給斯雷頓的鑲鑽太空人徽章；這枚徽章原定隨太陽神一號飛上太空，返航後交給斯雷頓，但火災令任務取消，太空人遺孀在葬禮後把徽章交給斯雷頓，而阿姆斯特姆把那徽章帶上太陽神十一號。[32]:191–192
1968年2月8日，太空總署太陽神選址委員會公佈五處預選登月地點。太空總署經過兩年研究，用月球軌道計劃的五個無人探測器拍下月表高解像度相片，結合測量員計劃取得的月表環境數據選出這些地點。[45]此時最好的地面望遠鏡觀察月球時解像度都無法達到太陽神計劃需要[46]:79。登月地點必須靠近月球赤道來減少所需推進劑，還應避免障礙物，最大程度地減少太空船機動；月表還應儘量平整，減輕着陸雷達工作負擔，此次登月地點的選擇不考慮科研價值[47]:19。
從地球拍攝相片來看很理想的位置實際往往完全不可行，原本計劃在沒有隕石坑的地點着陸，但根本找不到這種地方[46]:98–99。最後預選的地點有五處，前兩處位於靜海，第三處在中央灣，後兩處位於風暴洋[45]。太空總署最後根據七大標準敲定登月地點：一、地面平整，隕石坑比較少；二、前往地點的路線上沒有大山、峭壁和大隕石坑，以免着陸雷達混淆或產生錯誤讀數；三、所需推進劑越少越好；四、火箭發射延誤也不影響登月；五、太空船注入月球軌道前保持在自由返回軌道，這樣即使前往月球途中出現問題，太空船無需任何引擎點火就能繞月滑行並安全返航；六、登陸期間視野清晰，即太陽在登月艙後方7到20度；七、着陸地點整體坡度小於兩度[45]。
太空總署對太陽角度要求特別嚴格，以致每月只有一天適合發射火箭[45]。為儘量避免太空人遭遇極端溫度，太空總署決定在黎明剛過後着陸[42]:7選址委員會最後選定第二處登月地點，第三和第五處在火箭發射延遲時充當後備着陸點。1969年5月，太陽神十號登陸艙飛到距二號地點不到15公里處，觀測結果確認此地符合要求。[48][49]
公佈太陽神十一號乘組身份後的新聞發佈會上，記者提出的第一個問題便是「誰將是登月第一人？」[50]:148[29]:360斯雷頓表示未定，杭思朗回答此事「不由個人意願決定」[50]:148。
早期的出艙任務清單與雙子星任務一樣是登月艙駕駛員率先離開太空船，其次才是指令長[30]:347，而且雙子星任務期間指令長從未太空行走[51]。1969年初，有報道稱艾德靈將是登月第一人，太空總署助理局長喬治·梅拿面對記者採訪也是這麼回答。艾德靈得知，杭思朗是平民，所以會是第一人，這令他頗感惱火。他還向其他登月艙駕駛員尋求支援，但眾人覺得為這種事遊說實在不知所謂。為制止跨部門衝突，斯雷頓通知艾德靈，杭思朗是指令長，所以是登月第一人，訊息在1969年4月14日的記者招待會上公佈。[29]:363–365
事情過去數十年來，艾德靈一直認為當時誰來走出第一步是由登月艙口位置決定。登月艙很小，太空人又穿着太空衣，所以要費很大力氣才能走到艙外。太空人在模擬訓練時試過艾德靈先走，但他卻在出口導致模擬器受損。事故足以讓計劃人員下定決心，只不過兩名太空人直到1969年春末才獲知。[50]:149斯雷頓告知杭思朗，只要他願意就能第一個離開太空船，太空人回答：「行，就這麼辦」[50]:150。
媒體指控杭思朗利用指令長特權搶奪第一人榮譽[52]:281。小基斯杜化·卡夫特2001年的自傳透露，他曾與吉魯斯、斯雷頓、婁會晤，決定不讓艾德靈第一個踏上月球，認為第一人應該像查理斯·林德伯格那樣冷靜、沉穩。他們還決定變更飛航計畫，確保指令長率先走出太空船。[29]:371–372
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1969年1月8日，「鷹號」登月艙上升段運抵甘迺迪太空中心，下降段四天後送到，「哥倫比亞號」指令艙1月23日[3]。與太陽神十號的「史努比號」登月艙相比，「鷹號」新增早期太陽神科學實驗包，提供各種科學實驗裝置，還有改善太空人月表活動通訊的甚高頻無線電天線，上升段引擎更輕，起落架的熱保護能力更強。指令艙僅有的變化是去掉前艙口部分絕緣材料。[53]:472[54]1月29日指令艙和服務艙配對，再於4月14日從操作和檢查大樓移至航天器裝配大樓[3]。
太陽神十一號的農神五號運載火箭SA-506第三級S-IVB在1月18日送到，第二級S-II2月6日，第一級S-IC2月20日，儀器艙2月27日。5月20日12時半，裝配好後重5443噸的火箭從航天器裝配大樓用專用運輸車運往39A號發射台，太陽神十號此時正飛往月球。倒計時測試在6月26日開始，7月2日結束。7月15日晚，泛光燈照亮發射台，運輸車把移動服務架運到火箭停放區。[3]工作人員當天凌晨向第二和第三節火箭燃料箱注入液氫[53]:474，所有燃料在發射前三小時加完[53]:475。發射過程實現部分自動化，由ATOLL程式語言編寫的43種程式控制[53]:355–356。
斯雷頓凌晨四點剛過就叫醒太空人，三人洗澡、剃鬚後與斯雷頓和替補人員一起吃早餐，就是傳統的飛前餐點牛排和雞蛋。接下來杭思朗一行穿上太空衣呼吸純氧，早上6時半開始前往39號發射台。[30]:355–357海斯在發射前約3小時10分鐘進入「哥倫比亞號」，與技術人員一起在6時54分幫杭思朗坐進座位左側。五分鐘後柯林斯坐到右側，最後是艾德靈坐在中央。[53]:475海斯在發射前約2小時10分鐘離開指令艙[55]。收尾人員密封艙口，清洗並加壓機艙，在發射前約一小時離開發射台。發射前3分20秒，倒計時自動開始，[53]:475點火室的控制台前聚有450餘名工作人員[53]:474。
估計有一百萬人在甘迺迪太空中心周邊公路和海灘觀看太陽神十一號發射升空。前總統林登·約翰遜和夫人小瓢蟲·約翰遜、時任副總統斯皮羅·阿格紐、美國陸軍參謀長威廉·威斯特摩蘭上將、四名內閣成員、19名州長、40位市長、60名大使和兩百名國會議員觀看發射實況。[53]:474[56]約3500名媒體工作人員現場報道[12]:338，其中三分之二是美國傳媒，剩下的來自55個國家和地區。33個國家直播發射實況，單美國估計就有2500萬人收看。世界各地還有數以百萬計的聽眾收聽廣播。[56][53]:474李察·尼克遜總統與手下太空總署聯絡員、太陽神太空人法蘭克·博爾曼一起在橢圓形辦公室觀看火箭發射[57]。
1969年7月16日13時32分，裝載太陽神十一號太空船的農神五號運載火箭點火[3]。起飛13.2秒後，火箭轉向72.058°飛行方位角。點火2分42秒後，第一節火箭引擎關閉並脫離，隨後二節火箭引擎點火。起飛約9分8秒後，二級引擎關閉並分離，三級引擎數秒後點火。[5]:106
太陽神十一號點火12分鐘後飛入近圓形地球軌道，遠地點高度185.9公里，近地點高度183.2公里。繞軌道旋轉一周半後，三節火箭引擎第二次點火，太空船於6時22分13秒點火切入地月轉移軌道。約30分鐘後，坐在左側的柯林斯操縱控制裝置，把「哥倫比亞號」與第三節火箭分離並旋轉180度，再與火箭上的「鷹號」對接組成完整的登月太空船。此後，哥倫比亞號和鷹號的組合體將進入繞月軌道，而殘餘的三節火箭則掠過月球，[30]:374–375[5]:106，如此一來火箭將不會撞上太空船、地球或月球。火箭掠過月球時產生彈弓效應，進而飛入太陽軌道。[41]:7
7月19日17時21分50秒，太陽神十一號經過月球背面，服務艙的推進引擎點火，使之進入繞月軌道[5]:106[58]。太空人在接下來繞月球飛行30多圈期間觀察薩賓D隕石抗西南方向約19公里的靜海南部着陸點，遊騎兵八號和測量員五號無人自動探測器的觀測表明此處地形比較平整，不大可能威脅着陸或艙外活動，故為首選着陸點[59]。着陸點在測量員五號降落點東南方向約25公里，遊騎兵八號西南方向約68公里[60]:130。
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7月20日12時52分，艾德靈與杭思朗進入「鷹號」準備向月表降落[5]:106。「鷹號」17時44分脫離「哥倫比亞號」[5]:107，柯林斯獨自留在「哥倫比亞號」檢查眼前旋轉的「鷹號」，確保沒有損傷且起落架正常部署[60]:9[61]:209。杭思朗此時歡呼：「老鷹有翅膀啦！」[61]:209
登月艙開始下降，杭思朗與艾德靈發現飛過地標的時間比預計要早兩到三秒，這會導致「鷹號」實際着陸點偏移到目標位置以西好幾公里外。登月艙飛行速度太快，估計是由質量瘤導致，高質量集中物體可能改變活動軌跡。飛行主管克蘭茲推斷這是對接通道的額外氣壓引起，或是「鷹號」的迴旋動作所致。[62]:220–221[60]:82
下降段引擎點火五分鐘後，「鷹號」位於月表上方1800米，登月艙導引電腦首度出人意料地發出1201和1202程式警報。電腦工程師積·加爾曼在任務控制中心告知導引員史提夫·巴爾斯可以繼續下降，訊息進而轉達太空人。1201和1202程式警報代表「執行溢位」，意指導引電腦無法即時完成全部任務，必須推遲部分。[61]:210–212[63]麻省理工學院查理斯·斯塔克·德雷珀實驗室太陽神導引電腦編程主任瑪嘉烈·漢彌爾頓事後回憶：
把太陽神十一號的問題怪到電腦上，就跟怪罪發現火災並通知消防隊的人一樣。那台電腦不但能辨識錯誤，還包括全套修復程式。當時軟件不過是排除低優先任務，重建高優先任務，近而避免強制中止。如果電腦沒有發現問題並採取措施，我懷疑太陽神十一號還能像當時那樣登月。[64]
任務期間專業人員判斷電腦報障的原因是交會雷達開關位置錯誤，導致電腦同時處理交會與着陸雷達的數據[60]:190–192[65]。軟件工程師唐·艾爾斯2005年的導引與控制會議論文指出，故障是由硬件設計缺陷引起，在首次無人登月艙任務太陽神五號測試期間也曾出現。交會雷達需要保持開啟，以便緊急中止着陸時無需等待裝置預熱，正常情況交匯雷達開機對導引電腦沒有影響，但兩種模式的時間訊號源不同步，訊號源相位角由裝置開機順序決定，電相位差異令耦合數據單元持續更新計數器，進而引多虛假周期挪用，導致電腦報警。[66]
杭思朗看向窗外，發現電腦設定着陸目標在約91米高的隕石坑（後來得知是西坑）東北不遠處，地面到處都是大石頭，於是他啟動半自動控制[50]:196[62]:195–197。他一度考慮在巨石場附近降落以便收集地質樣品，但因水平速度太快無法做到。艾德靈在降落期間把導航數據報知杭思朗，後者忙於駕駛「鷹號」。距月表只剩33米時，杭思朗知道推進劑即將耗盡，決定在下一個合適地點着陸。[50]:197
杭思朗駕駛太空船飛向發現的平整地面，但離地76米時又發現那裏有隕石坑。他偏離隕石坑並飛向另一處平坦地面，此時離地只有30米，推進劑還能堅持90秒。引擎激起月表塵埃，影響太空人判斷太空船活動情況的能力。巨石從塵埃形成的雲霧冒出來，杭思朗利用石頭判斷太空船速度。[50]:198–199
「鷹號」起落架腳墊上連有三條1.7米長的着陸探針，一旦接觸陸地就會在艙內亮燈，艾德靈在登月艙着陸前片刻看到燈亮後大喊：「觸地燈亮了！」杭思朗此時忘記馬上關閉引擎，工程師擔心引擎廢氣會從月表發彈，導致引擎爆炸，但指令長在三秒後「鷹號」着陸時才關掉引擎。[50]:199奧爾德森馬上宣佈「好了，引擎已停。登月艙姿態控制杆煞車脫離。」杭思朗確認「煞車脫離，轉為自動模式。」艾德靈回覆：「模式控制——雙自動。下降引擎超控解除，預位解除。已顯示413。」[62]:226
登月艙導引電腦收到姿態控制杆煞車脫離的訊號後命令反推力系統點火。「煞車脫離」表明控制杆不在中心位置，控制杆中央有彈簧，就像汽車轉向燈杆。導引電腦地址413表示登月艙着陸與否變數。[6]
「鷹號」在7月20日20時17分40秒着陸，只剩98公斤推進劑。登月期間太空人和地面任務控制人員獲得的數據表明登月艙只能再維持動力飛行25秒，此後就只能毫無安全保障地自行着陸。[6][5]:295不過，任務過後的重新分析表明實際時間可能接近50秒[67]，太陽神十一號着陸時所剩燃料比此後絕大多數太陽神任務都少，而且太空人遇到的燃料不足警告為時過早，事後分析表明這是因為推進劑在儲罐的「晃蕩」幅度超過預期，導致容量感測器過早露出，後來的任務為此增加防晃擋板[6]。
杭思朗確認艾德靈已完成着陸後檢查，重複「引擎關閉」，然後告知太空船通訊員杜克：「侯斯頓，這裏是靜海基地。『鷹號』已經着陸。」杭思朗自行把呼號從「鷹」改成「靜海基地」，向聽眾強調登月艙已順利着陸。[68]杜克在任務控制中心表示很高興一切順利，激動之下還在重複太空人的話時把「靜海基地」念錯：「收到，金…靜海，地面收到你的資訊。這裏一大幫人一直憋着氣，臉都紫了，現在大家終於能喘口氣，太感謝了。」[6][69]
登月艙着陸兩個半小時後，艾德靈在準備艙外活動前以無線電告知地球：
登月艙駕駛員呼叫。我想藉此機會請求所有聽眾暫停片刻，無論他們是誰、身在何處，想想過去幾小時的風雲變幻，以自己的方式致謝。[70]
接下來他私下舉行聖餐儀式，由於此時太空總署還在與反對太陽神8號太空人朗讀創世記的無神論者麥達琳·默里·歐黑爾打官司，歐黑爾要求太空人不得在廣播時開展宗教活動，所以艾德靈避免直接提及月表聖餐儀式。艾德靈是德薩斯州夏里斯縣韋伯斯特長老宗元老，他的聖餐包由教堂牧師迪恩·活拉夫準備。艾德靈在月表使用的聖餐杯由韋伯斯特長老會保留，此後每年都在最接近7月20日的禮拜日舉行紀念儀式。[50]:204, 623根據任務時間安排，太空人可以在着陸後睡五小時，但兩人都自認睡不着，為提前開始艙外活動準備[60]:21–22。
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7月20日23時43分，杭思朗和艾德靈開始準備月球行走[5]:107。原計劃準備過程耗時兩小時，但實際花掉三個半小時[71]。在地球訓練時，所有必需品都已預先備好，實際登月時艙內還有大量其他物品，如檢查清單、食品包和工具[60]:22。着陸6小時39分鐘後，杭思朗和艾德靈準備出艙，「鷹號」減壓[46]:215。
「鷹號」艙門在7月21日2時39分33秒開啟[5]:107，杭思朗背上主生命保障系統背包後容易卡住艙門[71]。太空人在月表進出登月艙時心率很高[72]:115–120。2時51分，杭思朗開始降落月表，視線因胸前的遙控裝置所阻看不到雙腿。他爬下九級梯子，拉出「鷹號」側面的D形環，部署模組化裝置收納組件，啟動電視攝像放像機。[73][9]
太陽神十一號採用與廣播電視不相容的慢掃描電視，需在特殊監視器顯示，再由傳統電視攝像放像機拍攝就會大幅降低畫質[74]。美國戈德斯通收到訊號，澳大利亞坎培拉附近的金銀花溪追蹤站訊號更保真。幾分鐘後，訊號轉由更加敏銳的澳大利亞帕克斯天文台接收。[75]雖有技術和天氣制約，但人類首次月表艙外活動那幽靈般的黑白影像還是吸引全球至少六億觀眾收看[75]。這段影片的廣播格式副本存量很大，不過太空總署一貫重複利用磁帶，儲存最初月表慢掃描電視訊號源的磁帶很可能因此被毀[74]。
杭思朗形容月塵「非常細」，「和粉末差不多」[9]，然後在2時56分15秒[76]、即着陸六個半小時後從「鷹號」起落架腳墊踏上月表，宣佈「這是個人一小步，人類一大步」[注 1][5]:108[77]。
電視訊號中聽不到「個人」的「個」字，所以世界各地的直播節目沒有報道。杭思朗後來接受採訪時表示他說的應該是「個人一小步」，此後引述這句話的文稿便以括弧加上「個」字。估計杭思朗的口音導致他把兩個字發音連在一起，也可能是因為帕克斯天文台附近風暴導致訊號時斷時續所以聽不到這個字。近期數字分析結果表明太空人所說的「個」字可能被靜電聲掩蓋。另有分析認為所謂靜電、訊號斷斷裂裂的說法只不過是挽救臉面，杭思朗後來承認當時漏說「個」字。[78][79][80]
杭思朗踏上月表七分鐘後就用棍子和樣品袋收集好應急土壤樣品，再把袋子折起來放入右大腿處口袋。這樣即便發生緊急情況、太空人必須取消艙外活動返回登月艙也有土壤樣品帶回地球。[81]收集土壤樣品12分鐘後[5]:108，他把模組化裝置收納組件上的電視攝像放像機取下，拍攝着陸點周圍全景，再把攝像放像機裝上三角架[71]。電視網絡攝影機部分線纜纏在一起，艙外活動期間隨時可能絆倒太空人。哈蘇相機拍攝靜態相片，可手控或裝上杭思朗的太空衣。[60]:23艾德靈也來到月面，形容眼前景像「壯麗荒涼」[9]。
月球重力只有地球六分之一，杭思朗自稱在月表活動「可能比在模擬器還容易……到處走走絕對沒問題」[9]。艾德靈在月面嘗試各種行走方法，如像袋鼠般並腿跳。主生命保障系統背包令太空人不由自由地向後倒，不過兩人在保持平衡上沒有什麼大問題。杭思朗與艾德靈最後決定大跨步行走，還稱需提前六七步計劃路線。月表細膩的土壤很滑，艾德靈表示，從陽光照射位置走到「鷹號」的影子裏時，太空衣內沒有溫度變化，但頭盔在有光時更暖和。[9]模組化裝置收納組件無法提供平穩工作枱，而且陽光照不到，拖慢工作進度。太空人工作期間揚起灰色塵土，弄髒太空衣外部。[60]:23
太空人在電視網絡攝影機前立下裝有美國國旗的月球國旗組件，據艾德靈事後回憶，升旗是他最想在月表順利完成的職責[82]。國旗的伸縮杆很難操作，月表土壤堅硬，太空人反覆嘗試都只能把杆插入五厘米，艾德靈擔心國旗會在億萬電視觀眾眼前倒下，但還是向國旗致以「乾淨利落的西點式軍禮」[82]。
艾德靈準備為杭思朗與國旗拍攝合照時，地面發來尼克遜總統的電話無線線傳輸訊號，總統本人稱這是「白宮史上最具歷史意義的電話」[83]。尼克遜原計劃在電話中長篇演說，但後來接受博爾曼建議長話短說[84]。
尼克遜：尼爾、巴茲，你們好，我在白宮橢圓形辦公室打給你們這通電話。這肯定是白宮史上最具歷史意義的電話。言語已經無法形容我有多為你們感到驕傲，每個美國人都會把這當成生命中最自豪的一天。我敢肯定，全世界人民都會像美國人一樣認識到這是多麼偉大的壯舉。你們讓天空與人類世界同在，從靜海與我們交流，激勵我們加倍努力為地球帶來和平與安寧。這是人類歷史上無比寶貴的時刻，全世界人民萬眾一心，為你們的成就驕傲，為你們安全返回地球祈禱。
杭思朗：感謝總統先生。我們在此不但代表美國，更代表所有國家的和平民眾，帶着興趣和好奇心，以及人類對未來的願景，我們對能在此參與今天的盛舉深感榮幸。[85][86]
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太空人部署早期太陽神科學實驗包，其中包括用於測量月震的被動地震實驗包，還有用於月球激光測距實驗的後向反射器陣列[87]。接下來杭思朗走到距登月艙60米位置拍攝小西坑邊緣相片，艾德靈收集兩份岩芯樣品。艾德靈用地質錘敲打插入月表的取樣管（除此以外地質錘在太陽神十一號任務期間沒有其他用途），但只能打進去15厘米。兩人用加長手柄的勺子和鉗子收集岩石樣本，月表大部分活動耗時超過預期，所以他們在規定的34分鐘時間只餘一半時停止記錄樣本。艾德靈朝裝岩石的箱裏鏟入六公斤泥土，確保嚴絲合縫，樣品不會晃動。[47]:28–29兩人收集的地質樣品包含玄武岩和角礫岩兩類岩石[88]，岩石樣本中有三種新礦物：阿姆阿爾柯爾礦石、靜海石和三斜鐵輝石，其中阿姆阿爾柯爾礦石是以杭思朗、艾德靈和柯林斯命名。三部礦物後來都在地球發現[89]。
杭思朗在月表時發現登月艙梯子上裝有登月紀念牌，上面有地球東、西半球的圖像、太空人和尼克遜總統簽章，中間的題詞寫道：
公元1969年7月，地球人首次踏上月球。我們代表全人類和平而來。[9]
尼克遜政府要求題詞中加入意指神的內容，太空總署於是以年份有歧義為由加上「公元」字樣，意指基督紀年[90]。
任務控制中心用編碼暗號向杭思朗示警，稱他的新陳代謝率很高，應該放慢速度。時間不足導致他在各種任務間疲於奔命，考慮到太空人在月表行走時的代謝率低於預期，任務控制中心為兩人延長15分鐘任務時間。[87]杭思朗在2010年接受訪談時表示，當時還沒有證據證明主生命保障系統背包需消耗多少冷卻水來處理人體產生的熱量，所以太空總署為第一次月球漫步規定的時間和距離有限。[91]
艾德靈先返回「鷹號」，太空人用人稱月球裝置輸送機的滑輪傳送帶把膠片和裝有21.55公斤月球樣品的兩個樣品盒運入登月艙口。事實證明這種傳送裝置效率很差，以後的太陽神任務都是太空人手工把裝置和樣品搬回登月艙。[71]杭思朗提醒艾德靈，袖袋裏有裝紀念品的袋子，艾德靈把袋子扔下，杭思朗再跳上第三級梯子並爬進登月艙。改接登月艙生命保障系統後，太空人投擲主生命保障系統背包、月球鞋、沒有膠片的哈蘇相機等裝置，減輕登月艙上升段重量準備返迴繞月軌道。艙口在5時11分13秒關閉，接下來他們為「鷹號」加壓並睡覺休息。[92]
為總統撰寫演講稿的威廉·薩菲爾備有《月球災難》稿件，萬一太陽神十一號太空人被困月球就由尼克遜宣讀[93]。稿件放在薩菲爾交給尼克遜手下白宮辦公廳主任H·R·霍爾德曼的備忘錄里，備忘錄包含行政機構遇到此類災難時應當如何應對的建議[94][95]。根據方案，任務控制中心應當「關閉（與登月艙的）通訊」，舉辦類似海葬的公共儀式，神職人員「讚美他們抵達深淵最深處的靈魂」。演講稿引經據典，結尾意指魯珀特·布魯克的第一次世界大戰詩篇《軍人》。[95]
艾德靈進入登月艙時意外損壞主引擎啟動升空所需的斷路器，可能導致引擎預位後無法點火，人員困在月球，所幸實踐證明氈頭筆就能啟動開關[92]。
「鷹號」在月表停留超過21個半小時，太空人除科學儀器外還留下太陽神一號任務徽章，紀念1967年1月測試時死於火災的三名太空人；紀念蘇聯太空人弗拉基米爾·米哈伊洛維奇·科馬羅夫和加加林的紀念章，兩人分別在1967和1968年去世；裝有金質橄欖枝複製品的紀念袋，橄欖枝是和平的傳統象徵；帶有艾森豪威爾、甘迺迪、尼克遜總統及其他73個國家和地區領導人善意資訊的矽碟[96]。碟內還有美國國會領袖名單、參議院和眾議院負責太空總署法案的四大委員會成員名單，還有太空總署歷任高管姓名[97]。
侯斯頓在太空人休息約七小時後叫醒他們準備返航。兩個半小時後，「鷹號」上升段在17時54分升空，與繞月軌道上的「哥倫比亞號」和柯林斯會合。[5]:108登月艙上升段起飛後拍攝的影片表明，距下降段約八米的美國國旗在上升段引擎尾氣下劇烈抖動。艾德靈正好看到國旗倒下的一刻：「登月艙上升段分離後……我主要關注電腦，尼爾仔細觀察姿態指引儀，我抬頭看了一會兒，看到國旗倒下。」[61]:219後來的太陽神任務都把國旗插得離登月艙更遠[98]。
柯林斯獨自隨服務與指令艙繞月飛行，但他從未感到孤獨，笑稱「自亞當以來，還沒有人感受過這般孤獨」[30]:402。柯林斯自認是本次任務非常重要的一分子，他的自傳寫道：「這是三個人的征程，我這份與另外兩份同樣重要」。[30]:402「哥倫比亞號」每次飛到月球背面都會與地球中斷無線電通訊48分鐘，但他自認不覺得害怕或寂寞，而是感到「意識堅定、滿懷期望、深感滿足、充滿信心，甚至欣喜若狂」[30]:402。
柯林斯的首要任務包括辨識月表登月艙，為便於他尋找目標，任務控制中心用無線電告知登月艙應該在離預定目標約6.4公里位置。但是，每次從疑似登月地點經過時他都沒找到登月艙。第一次經過月球背面時，柯林斯開始清理維護服務與指令艙，倒掉燃料電池生成的水，清理機艙準備迎接杭思朗和艾德靈回歸。[30]:401–407
柯林斯第三次飛到月球背面時，任務控制中心告知冷卻液溫度有問題。如果溫度太低，「哥倫比亞號」部分位置會凍結，建議他改用手動控制並執行環境控制系統17號故障排除程式。但是，柯林斯把系統開關從自動轉為手動後又撥回自動，然後繼續清理維護機艙，同時密切留意溫度。「哥倫比亞號」與地球的聯絡恢復後，他告知侯斯頓問題已經解決。據柯林斯的自傳透露，他用此後幾次飛到月球背面的時間「放鬆」。艾德靈與杭思朗完成艙外活動後，柯林斯睡覺等待太空船會合。飛航計畫要求「鷹號」飛向「哥倫比亞號」會合，但柯林斯也做好準備，在緊急情況下駕駛「哥倫比亞號」飛向「鷹號」會合。[30]:406–408, 410
「鷹號」在7月21日21時24分與「哥倫比亞號」會合，並在21時35分對接。23時41分，太空人拋棄「鷹號」上升段。[5]:109。太陽神十二號發射前，「鷹號」可能還在月球軌道飛行，後來的太空總署報告表明「鷹號」已經偏移軌道，估計在月表「某處」墜毀[99]。
7月23日，三名太空人在太空船濺落前夜開始最後一次電視廣播，柯林斯在鏡頭前道：
……把我們送入軌道的農神五號運載火箭機械結構極其複雜，各部分執行完美無缺……我們始終對裝置正常工作充滿信心，這一切都是靠無數人的心血、汗水和淚水才變成現實……現在大家只能看到我們三人，但背後還有成千上萬的人為此勞心盡力，我想對他們說一聲：「十分感謝」。[61]:222
艾德靈道：
這遠不僅是三人到月球執行任務，也不僅是政府、承包商團隊、甚至單個國家的功勞。我們覺得這象徵全人類探索未知時永不滿足的好奇心……回首過去幾天，我想到《詩篇》中的話語：「想到您雙手創造的天國，您擺列的月亮星辰。人類到底算得了什麼，竟讓您如此顧念？」[61]:222[100]
杭思朗最後發言：
本次飛行承載的責任源於歷史，源自過去為此不懈努力的科學巨匠，源於表達意願的美國人民、落實人民意願的四屆政府和國會，還有土星（五）號、哥倫比亞號、鷹號，在月表充當小型太空船的太空衣和背包。我們要特別感謝所有建造太空船的美國人民，他們為建造、設計和測試嘔心瀝血。今晚我們特別感謝大家，感謝其他所有收看或收聽的人，天神保佑。太陽神十一號祝您晚安。[61]:222
太陽神十一號返程期間，關島追蹤站的軸承故障，可能導致太空船返航最後一段時間與地球通訊中斷。時間太短，根本不可能從正常途徑安排維修，但站長查理斯·福斯請十歲的兒子葛瑞格幫忙，把小手伸進機器外殼，用油脂修復裝置。杭思朗事後向葛瑞格致謝。[101]
太陽神十號5月26日濺落後由普林斯頓號航空母艦搜救上岸。6月5日，卡爾·塞伯利希上校執掌的大黃蜂號航空母艦獲選取代普林斯頓號搜救太陽神十一號。[102]:3「大黃蜂號」此時停在位於加利福尼亞州長灘的母港[102]:21。7月5日抵達珍珠港後，「大黃蜂號」搭載專門負責搜救太陽神太空船的第四直升機反潛中隊SH-3海王直昇機、水下爆破隊太陽神分隊的專業潛水員、35人組成的太空總署搜救隊，以及約120名傳媒人士。為騰出空間，「大黃蜂號」大部分艦載機部隊留在長灘，艦上還有用於訓練的指令艦質量模擬器等特殊裝置。[102]:38–43, 71–72
7月12日太陽神十一號還在發射台上時，「大黃蜂號」就離開珍珠港前往10°36′N 172°24′E附近的中太平洋搜救區[102]:85[103]。尼克遜、博爾曼、國務卿威廉·P·羅渣士、總統國家安全事務助理亨利·基辛格乘空軍一號飛到約翰斯頓環礁，再搭海軍陸戰隊一號飛到塞班島號航空母艦。在艦上休息一晚後，他們又乘海軍陸戰隊一號飛到「大黃蜂號」參加持續數小時的慶典。太空總署局長湯馬士·潘恩從帕果帕果坐艦載固定翼運輸機飛到「大黃蜂號」，然後與美國印度洋－太平洋司令部小約翰·席德尼·麥凱恩上將一起迎接總統一行。[102]:107–108, 145–146
氣象衛星尚未普及，但美國空軍漢克·布蘭德利從最高機密的間諜衛星圖像獲悉風暴即將抵達太陽神十一號搜救區。布蘭德利指出，風暴會令視線受阻，難以找到太空船，而且強烈的上層風「會撕碎他們的降落傘」，嚴重威脅太空人安全。[104]布蘭德利安全許可級別不足，於是向珍珠港艦隊天氣中心主任小威拉德·侯斯頓海軍上校示警。太平洋載人太空飛行搜救部隊司令當奴·戴維斯海軍少將根據兩人說法建議太空總署變更搜救區，三人提出如此建議都是在拿職業前程冒險。太空總署最後接受建議，選在原地點東北方向約398公里。[105][102]:136–137, 144–145
搜救地點變更意味着飛航計畫也要調整，太空總署為此採用過去從未用過的電腦程式順序。常規再入程式是在P64後執行P67，如果採用跳躍式再入，就要用P65和P66分別操縱太空船躍離和再入大氣層。太陽神十一號無需躍離大氣層，只要延長再入過程，所以在P65後直接啟用P67，不啟動P66。太空人接到預警，進入P67階段時太空船氣動不對稱（太空人頭朝下時氣動升力最大）。[105]第一道程式時，太空人感受的重力加速度是6.5倍標準重力（64米/s2），第二道程式時是六倍（59米/s2）[60]:28。
7月24日黎明前，「大黃蜂號」出動四架海王直升機、三架格魯門E-1預警機。兩駕格魯門E1負責全面監視空域，剩下一架充當通訊中繼。兩架海王起重機運載潛水和救援裝置，一架攜帶攝像器材，另一架搭乘潛水員和飛行外科醫生。[60]:169–17016時44分，直升機看到「哥倫比亞號」放出穩定減速傘。七分鐘後，「哥倫比亞號」掉入約翰斯頓環礁以南380公里、威克島以東2660公里，距「大黃蜂號」24公里海域，[5]:109[105]坐標位置13°19′N 169°9′W[60]:170。濺落點水溫28攝氏度，浪高1.8米，有每小時31公里的東風，460米高空還有殘雲，能見度約19公里[106]。偵察機飛到原定濺落點後匯報，那裏的天氣情況正如布蘭德利和侯斯頓所料[107]。
「哥倫比亞號」濺落期間一度倒置，太空人在落水不到十分鐘時啟動浮袋糾正[60]:164–167。潛水員用海錨把太空船與頭上盤旋的海軍直升機相連，防止漂移[102]:184–185。其他潛水員用浮環穩定艙體，擺穩救生筏協助太空人轉移[102]:186–188。
潛水員把生物隔離服拿給太空人，協助他們登上救生筏。太空人基本不可能在月表接觸任何病原體，但太空總署為防萬一還是在搜救點就開始隔離。太空人身上由次氯酸鈉溶液擦拭，「哥倫比亞號」以聚維酮碘擦拭，去除可能殘留的月塵。搜救人員用絞盤把太空人送上直升機，直到進入「大黃蜂號」的隔離設施才能脫掉生物隔離服。裝有去污材料的救生筏隨後沉入大海。[60]:164–167
直升機17時53分抵達「大黃蜂號」，並從升降機運入機庫，太空人下機後走到約九米外的移動隔離設施，開始長達21天的地球隔離期[102]:199–200。此後的太陽神十二和十四號太空人濺落後也是如此隔離，後來太空總署確信月球沒有生命，無需再長期隔離太空人[72]:406–424[108]。尼克遜歡迎太空人回地球：「你們的成就讓全世界前所未有地團結在一起」[109]。
尼克遜離開後，4.5噸重的「哥倫比亞號」經起重機拉上「大黃蜂號」，隨拖車一起放在移動隔離設施旁。接下來「哥倫比亞號」以可伸縮管道與移動隔離設施相連，以便取出月球樣本、膠片、數據磁帶等物品。「大黃蜂號」返回珍珠港，再用洛歇C-141"星"式運輸機把移動隔離設施送到載人太空飛行器中心。7月28日10時，太空人抵達月球物質回收和回歸太空人檢疫實驗所。「哥倫比亞號」送到福特島失活，確保火工品置於安全狀態後帶到希卡姆空軍基地，再由道格拉斯C-133貨運霸王送到侯斯頓，7月30日到達月球物質回收和回歸太空人檢疫實驗所。[60]:166, 171–173
根據太空總署7月16日發佈的隔離規章制度《地外暴露法》[110]，三名太空人繼續隔離。在太空船、移動隔離設施、月球物質回收和回歸太空人檢疫實驗所隔離共計三周後，他們終於拿到健康證明。[111]1969年8月10日，反污染跨機構委員會在阿特蘭大會晤，解除太空人、太空總署醫師威廉·卡彭迪爾、移動隔離設施專案工程師約翰·平崎的隔離[102]:118。「哥倫比亞號」同樣不再隔離，但各部件需一直隔離到准許研究月球樣品時止[112]。
8月13日，紐約和芝加哥以紙帶遊行向三名太空人致敬，估計有600萬人參加[113][114]。洛杉磯世紀廣場酒店當晚舉辦國宴，國會議員、美國首席大法官、44位元州長和83個國家的大使出席。尼克遜和阿格紐向太空人頒發總統自由勳章。[113][115]
1969年9月16日，三名太空人在美國國會聯席會議演說，並向眾議院和參議院各贈送一面曾帶上月球的國旗[116]。太陽神十一號攜帶的美屬薩摩亞旗幟在美屬薩摩亞首府帕果帕果的珍·海頓博物館展示[117]。
美國的慶典只是開始，三名太空人隨即走上為期38天的環球之旅，到訪22個國家並面見眾多領導人[118]。旅程在9月29日開始，11月5日結束[118][119][120]。許多國家發行登月第一人紀念幣或郵票，雜誌發行特刊[121]。
太陽神十一號把人類送上月球後安全返回，達成甘迺迪總統八年前設定的目標。「鷹號」着陸時，任務控制中心螢幕上閃過甘迺迪的演講詞，伴隨「1969年7月，任務圓滿完成」字樣[122]。太陽神十一號證明美國的技術優勢[122]，太空競賽以美國勝利告終[123][52]:288。太陽神十一號過後，英語新增短語：「都能把人送到月亮上了，怎麼會連……也不行？」[124]杭思朗踏上月表時的名言成為各種惡搞目標[123]。
大部分民眾慶祝成就之時，部分美國人認為太陽神十一號是國家民意分裂的象徵，火箭發射前一天拉爾夫·阿伯內西帶領群眾在甘迺迪太空中心外抗議示威[52]:283。潘恩與阿伯內西會晤，兩人都希望太空計劃推動美國貧困問題等各方面改善，潘恩隨後同意抗議人群在場觀看火箭發射[125]。阿伯內西對發射的壯觀景像嘆為觀止[12]:338，忘記打算演講的內容為太空人祈禱[125]。還有民眾強調種族和經濟不平等，質問為什麼不用花在太陽神計劃上的錢讓人們過得更好。吉爾·史葛-赫倫創作詩篇《月上白鬼》取材太空競賽導致特別突出的美國種族不平等：[123][126][127]
老鼠咬我妹妹內爾
（白鬼在月上行走）
她的臉和胳膊開始腫脹
（白鬼在月上行走）
我付不起醫療賬單
（白鬼還在月上行走）
十年後還沒付清
（白鬼還在月上行走）[127]
全世界兩成人口觀看人類首次月球漫步。太陽神十一號引起全世界關注，但卻無法讓美國對後續任務保持興趣，[122]這可能是因為登月太過複雜。把人送上月球的目標很好理解，但月球地質對於一般人來說過於抽象，而且甘迺迪把人送上月球的目標已經達成。[123]清晰明確的目標有助於太陽神計劃逐漸落實，但達成目標後就難以找到足夠理由繼續登月任務[128][129]。大部分美國人對國家在太空探索上的成就自豪，但20世紀60年代末只有一次蓋洛普民意調查結果表明大部分美國人希望「做得更多」而非更少。1973年，五成九的受訪民眾贊成削減太空探索開支。太空競賽結束後，美蘇冷戰緊張局勢緩和，通貨膨脹加重同樣促使政府減少開銷。此時取得成就的政府專案不多，太空計劃因此得以保留。美國行政管理和預算局副局長卡斯巴·溫伯格呼籲不要大幅削減預算，以免讓人產生「最好的時代已經過去」之感。[130]
蘇聯官員在太陽神十一號任務過後宣稱人類登月既危險又沒必要，該國此時準備用機器取得月球樣本。蘇聯否認美蘇兩國存在登月競賽，自稱「壓根兒沒這打算」。[50]:631姆斯季斯拉夫·弗謝沃洛多維奇·克爾德什1969年7月表示：「我們完全專注於構建大型衛星體系」。1989年公佈的資料表明蘇聯也曾力圖送人登月，但因技術問題無法實現。[131]蘇聯民眾對登月態度不一，蘇聯政府限制國內美國登月資訊發佈，對民眾看法影響很大。部分民眾完全不在意，還有些對美國登月感到憤怒[132]。
「哥倫比亞號」環遊美國，到訪華盛頓哥倫比亞特區、安克拉治和49個州首府[133]。1971年轉交史密森尼學會後，「鷹號」在哥倫比亞特區美國國家航空太空博物館展出[134]，是傑佛遜大道入口前「飛行里程碑」展廳的核心展品，與萊特飛行器、「聖路易斯精神號」、貝爾X-1、北美X-15和友誼七號等先鋒飛行器一起放在主展廳[135]。
2017年，「哥倫比亞號」轉移到維珍尼亞州費爾法克斯縣尚蒂伊華盛頓杜勒斯國際機場附近的史蒂文·烏德沃爾哈齊中心，這裏是航空太空博物館的瑪麗·貝克·恩根修復機庫所在地，準備參加四個城市的巡迴展覽《目的地月球：太陽神十一號任務》。侯斯頓太空中心的展覽從2017年10月14日開始，2018年3月18日結束；聖路易斯科學中心同年4月14日開始，9月3日結束；匹茲堡約翰·海因茲參議員歷史中心9月29日開始，次年2月18日結束；最後一站是西雅圖飛行博物館，2019年3月16日開始，9月2日結束。[134][136]史密森尼博物館持續翻新，「哥倫比亞號」在辛辛那提博物館中心展出，2019年9月29日舉辦剪綵儀式[137]。
杭思朗與艾德靈的太空衣連續四十年在航空太空博物館「太陽神登月」場館展出[138]，直到2018年12月場館永久關閉，計劃在2022年開幕的新館展出。2019年7月太陽神十一號五十周年期間，杭思朗的太空衣經特別展覽亮相[139][140]。移動隔離設施、漂浮套和浮袋在史蒂文·烏德沃爾哈齊中心展示，測試登月艙也在一起展出[141][142][143]。
「鷹號」登月艙下降段留在月球。2009年，月球勘測軌道飛行器拍下月表歷次太陽神任務的着陸點，首次為人類提供解像度足夠高的各登月艙下降段、科學儀器和太空人腳印相片[144]。太空人拋棄「鷹號」上升段後沒有追蹤，月球重力又不均勻，不久就難以預測太空船軌道，所以無從判斷上升段墜毀月表後的下落[145]。
2012年3月，亞馬遜公司創始人謝菲·貝索斯贊助專家組利用先進的聲納掃描技術，在大西洋底找到農神五號第一節火箭的F-1引擎[146]，並撈出共五個引擎中的兩個。2013年7月，保管員在其中一台引擎發現鐵鏽掩蓋的序列號，太空總署確認這是太陽神十一號的運載火箭引擎[147][148]。太陽神十一號的三節火箭目前還在太陽軌道旋轉，接近地球公轉軌道[149]
太陽神任務取得的月岩大部分存放在侯斯頓林登·約翰遜太空中心的月球樣本實驗室設施。為安全起見，還有少量樣本存放在新墨西哥州拉斯克魯塞斯附近的白沙試驗設施。大部分月岩以氮氣儲存保持乾燥，只能用特殊工具間接處理。世界各地已有上百家研究實驗室研究這些樣本，每年還會準備約五百份樣本寄給研究人員。[150][151]
1969年11月，尼克遜要求太空總署為135個國家、聯合國、美國50個州及其他領土製作約250套太陽神十一號月球樣本展示架，均裝有太陽神十一號帶回地球的月塵。每套樣本都有四顆米粒大小的月球土壤，約重50毫克，用尺寸和50美分硬幣差不多的透明亞加力小盒包裝，亞加力還有放大效果。尼克遜在1970年把這些展示架作為禮品送出，架內還附上當時隨同太陽神十一號往返月球的國家或地方旗幟。[152][153][154][155]
被動地震實驗持續運作至1969年8月25日指令上行失效時止，下行在同年12月14日失效[156]。截至2018年，月球激光測距實驗依然正常[157]。
人們原以為杭思朗的哈蘇相機已經遺失或留在月表[158]，2012年杭思朗去世後，他的遺孀於2015年聯絡國家航空太空博物館，聲稱在亡夫壁櫥發現白色布袋，裏面有那台相機和太陽神十一號登月期間所拍相片[159][160]。之後那台相機放在國家航空太空博物館展示[161]。
2009年7月15日，《生活》雜誌網站發佈雜誌攝影師拉爾夫·莫爾斯在太陽神十一號發射前拍攝且一直沒公佈的相片[162]。同年7月16至24日，太空總署網站提供40年前的原始任務音頻[163]。影片片段還在修復，關鍵時刻的影片已經可以預覽[164]。2010年7月，太陽神十一號登月艙下降和着陸期間的空對地語音錄音和任務控制中心拍攝的影片片段經重新同步首次發佈[165]。甘迺迪總統圖書館暨博物館開設Adobe Flash網站，播放太陽神十一號發射到登月的傳送內容[166]。
2009年7月20日，巴拉克·奧巴馬總統在白宮接見杭思朗、艾德靈和柯林斯[167]。奧巴馬表示：「我們希望其他世代也有仰望藍天的孩子，他們會成為下一個杭思朗、柯林斯和艾德靈……我們要確保他們啟程時，太空總署能伸出援手」[168]。8月7日，國會通過佛羅里達州聯邦參議員比爾·納爾遜和聯邦眾議員阿蘭·蓋雷森遞交的法案，向三名太空人授予美國平民最高榮譽：國會金質獎章[169][170]。
太陽神十一號四十周年期間，英國科學家在接受採訪時介紹登月的重要意義：
（太陽神十一號任務）是在精湛技術保障下完成，但當時的風險極大……在大家只想規避風險的今天根本難以想像……太陽神計劃可以說是人類迄今最偉大的技術成就……從那以後，還沒有任何成就對人類的激勵程度能望杭思朗、艾德靈及其後十來名太空人項背[171]。
2015年6月10日，聯邦眾議員比爾·波西在第114屆美國國會期間遞交決議，要求美國鑄幣局為太陽神十一號五十周年設計並銷售金、銀與包層合金材質紀念幣。2019年1月24日，鑄幣局網站開始向公眾銷售太陽神十一號五十周年紀念幣。[172][173]
2019年3月，包含1969年修復影片的紀錄片《太陽神十一號》IMAX版首映，3月8日開始院線發行[174][175]。
2019年7月18至20日，美國國家航空太空博物館和太空總署贊助的「太陽神五十周年節」在哥倫比亞特區國家廣場舉行，包含觀眾能動手參與的展品和活動，亞當·薩維奇與太空總署科學家發表演說[176]。
美國東部時間7月16至20日每晚9點半到11點半，169米高的華盛頓紀念碑東面經投影顯示111米的農神5號火箭圖案，期間還有17分鐘全動態影片，營造火箭組裝和發射效果，結合12米寬的甘迺迪太空中心倒計時畫面，還有兩塊大銀幕展現歷史影片素材，再現50年前的登月時刻。7月19至20日每晚演出三場，最後一晚適逢周六，並且最後一場演出略有延遲，確保畫面上杭思朗踏上月球的第一步正好是實際登月第一步50年後。[177]
2019年7月19日，Google塗鴉向太陽神十一號登月致敬，最後提供YouTube動畫影片連結，太空人柯林斯配音[178][179]。7月19日，當勞·特朗普總統在橢圓型辦公室接見艾德靈、柯林斯，以及杭思朗的兒子[180][181]。
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