四、试验飞行：1966-1968年进行了6次不载人飞行试验， 在近地轨道上鉴定飞船的指挥舱、服务舱和登月舱， 考验登月舱的动力装置 。 1968-1969年， 发射了"阿波罗"7、8、9号飞船， 进行载人飞行试验 。 主要作环绕地球、月球飞行和登月舱脱离环月轨道的降落模拟试验、轨道机动飞行和模拟会合、模拟登月舱与指挥舱的分离和对接 。 按登月所需时间进行了持续11天的飞行， 检验飞船的可靠性 。 1969年5月18日发射的"阿波罗"10号飞船进行了登月全过程的演练飞行， 绕月飞行31圈， 两名宇航员乘登月舱下降到离月面15.2公里的高度 。
第一次载人阿波罗飞行由于发生悲惨事故而被推迟 。 当时在一次发射演习过程中， 航天器突然着火， 造成3名宇航员死亡 。 随后， 经过几次不载人的地球轨道飞行之后， 1968年10月11日阿波罗7号终于载着3名宇航员绕地球飞行了163圈 。
迈出载人月球探测第一步的是阿波罗8号， 它从绕地球轨道进入绕月球轨道， 在完成绕月飞行后安全返回地球 。 之后， 阿波罗9号在绕地球轨道上进行了长时间飞行， 并对登月舱进行进一步检验 。 阿波罗10号则飞入绕月球轨道， 并使登月舱下降到离月球表面15公里以内， 以检验其性能 。
1969年7月阿波罗11号终于在月球着陆， 使逐步推进的阿波罗登月计划达到高潮， 尼尔·阿姆斯特朗也成为登陆月球第一人， 美国在月球探测中取得了最为辉煌的成果 。 在随后的3年多时间里， 阿波罗计划又先后进行了6次载人登月飞行， 其中1970年4月发射的阿波罗13号， 虽因氧气瓶爆炸发生事故， 但仍然安全回到了地球 。
到1972年12月阿波罗计划的最后一次飞行——阿波罗17号登月为止， 先后有12名宇航员登上月球表面 。 这一系列“访问”大大丰富了人类对月球的认识 。 各次阿波罗飞行都对月球表面进行广泛考察， 搜集了大量月球岩石、土壤标本， 其中从月球上带回地球的月岩样品就达440公斤 。 阿波罗飞行同时把许多仪器安装在了月球上， 进行科学研究， 如太阳风实验和月震测量等 。
阿波罗计划之后， 由于多方面原因， 人类月球探测进入了一个“宁静”期 。 这期间， 世界各国均未对月球进行新的探测 。 直至1994年和1998年， 美国成功发射“克莱门汀”和“月球勘探者”号月球探测器， 对月球形貌、资源、水冰等进行了探测， 标志“又快、又好、又省”的月球探测新时代的开始 。
至2004年1月， 除美国之外， 欧洲国家、俄罗斯、日本和印度等也都已经制定或正在实施相应的月球探测计划， 例如欧洲首个月球探测器“SMART-1”号已于2003年9月27日顺利升空， 踏上了月球探测之旅 。
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