bélyegkép|jobbra|300px|Az Apollo-program jelvénye
Az Apollo-program az Egyesült Államok második – a hosszas előkészítő fázisa miatt a repülések sorrendjét tekintve harmadik – emberek részvételével végrehajtott űrprogramja volt, amely 1961 és 1972 között zajlott. A program célja kettős volt: a fő célként az ember Holdra juttatása fogalmazódott meg, mögöttes politikai célként pedig a hidegháború által életre hívott űrversenyben az USA vesztes pozíciójának megfordítása, a nemzeti presztízs helyreállítása volt a célkitűzés.
A holdprogram hivatalos bejelentése 1961. május 25-én John F. Kennedy elnök kongresszusi beszédében történt, ezt tekintjük az Apollo-program hivatalos kezdetének. A beszédben Kennedy 9 éves határidőt tűzött ki a program megvalósításra. A célt 1969. július 21-én, az Apollo–11 űrhajósainak, Neil Armstrongnak és Buzz Aldrinnak a Holdra lépésével sikerült teljesíteni. Őket még további öt űrhajóspáros követte, így összesen hat sikeres holdra szállást teljesítettek a NASA űrhajósai. Armstrongék holdra szállását négy, űrhajósokkal végrehajtott tesztrepülés előzte meg, míg egy sikertelen holdutazás is része volt a programnak. A repülések mellett egy tragédia is beárnyékolta az Apollo-programot, az első tesztrepülés előtti előkészületek közben három űrhajós, Gus Grissom, Ed White és Roger Chaffee halt meg az űrkabinjukban kitört tűz következtében.
A repüléseket egy speciális űrhajórendszerrel hajtották végre, amely az Apollo típusú űrhajóból és a holdra szállás kulcsának számító holdkompból állt, hordozóeszközként pedig szintén speciálisan a feladathoz tervezett Saturn V és Saturn IB rakétákat használtak. A program hardverét később sikerrel alkalmazták más űrkutatási programokban is, így a Skylab-programban és az Szojuz–Apollo repülésen is.
A program 1972-ben fejeződött be, azóta egyetlen embert szállító űrhajó sem hagyta el az alacsony Föld körüli pályát. Az űrhajósok által visszahozott kőzetminták és a kihelyezett műszerek mérései forradalmi változásokat hoztak a Naprendszer történetének, kialakulásának megismerésében, a Föld-Hold rendszer fejlődéstörténetének ismereteiben.
Az Egyesült Államok az Apollo-programra több mint 19,5 milliárd dollárt költött.
thumb|400px|right|Egy emblematikus kép: Buzz Aldrin lábnyoma a Holdon (Apollo–11) thumb|400px|right|Egy másik emblematikus kép: a teljes holdra szálló hardver Jim Irwinnel (Apollo–15)
Előzmények Korai elképzelések bélyegkép|jobbra|250px|Heinz Haber, Wernher von Braun és Willy Ley (1954)
Röviddel Konsztantyin Ciolkovszkij rakétaelvet megalkotó munkáinak publikálása után megjelentek az első elképzelések a világűr, azon belül pedig a legkézenfekvőbb cél, a Hold elérésére. Ezek közül a később legértékesebbnek bizonyult elképzelés Jurij Kondratyuk munkája volt, aki az anyaűrhajó/holdkomp rendszerű holdra szállás elméleti alapjait fektette le. Fantasztikus elképzelésekben később sem volt hiány, ilyen volt a három legkomplexebb ismeretekkel rendelkező tudós, Wernher von Braun rakétamérnök, Fred Whiplle és Willy Ley csillagászok publikációja a Holdutazás megvalósításáról a Colier's magazinban, ami utópiának tűnt az 1950-es évek elején. Ebben az elképzelésben 15 űrhajós utazott volna, három óriási űrhajóval, amelyeket Föld körüli pályán szereltek volna össze, majd töltöttek volna fel üzemanyaggal. A háromból az egyik teherűrhajó lett volna, aminek célja pusztán a visszaútra szükséges üzemanyag szállítása lett volna. A leszállás után 6 hétig lettek volna az űrhajósok a Hold felszínén, napfelkeltétől kezdve egészen a következő – négy földi hétig tartó – nappal végéig. A kiürült üzemanyagtartályok hengereit lakómodulokká lehetett volna alakítani, egyfajta Hold-bázist létrehozva. Az építkezést daruk, és egy tíztonnás traktor (amit a későbbi felfedező utak járműveként is lehetett volna használni) könnyítette volna meg. Ennek az elképzelésnek a megvalósításához több száz tonna anyagot kellett volna megmozgatni, mindezt abban az időben, amikor az 1 tonnás Mercury-űrkabint sem tudták biztonságosan Föld körüli pályára állítani.
Közvetlen előzmények „Szputnyik-krízis” A hidegháború két egymással vetekedő nagyhatalma az 1950-es évek végén, a nemzetközi geofizikai év tudományos kísérlet- és rendezvénysorozatában találta meg azt az új területet, ahol kiterjeszthetik a technológiai versengésüket: az Egyesült Államok és a Szovjetunió egyaránt a világűrbe kívánta juttatni a maga űreszközét. A cél a másik fél fölötti technológiai fennhatóság bizonyítása volt. A versenyt a szovjetek nyerték, amikor 1957. október 4-én sikerrel juttatták az űrbe az addig titokban fejlesztett rakétájukkal a Szputnyik–1-et. Az USA-ban ezt szinte háborús hadüzenetként értelmezték (a szovjetek érdemi üzenete a műhold Föld körüli pályára állításával az volt: ha körbe tudunk juttatni a Földön egy tárgyat, akkor a Föld bármely pontját elérhetjük, bármely pontját képesek vagyunk bombázni).
Az USA vezetése elfogadta a szovjet kihívást és koncentrált erőfeszítést tett az űrteljesítmények területén az ellenfél előnyének behozására. E cél elérésére létrehozták a NASA-t, amely az összes korábban létrehozott repülési és űrhajózási kísérleti műhelyt vonta egy szervezetbe, hogy az erőket egyesítve minél hatékonyabban érjék el a kitűzött célt.
Gagarin repülése A Szputnyikkal beindult űrverseny a szovjetek világraszóló eredményeivel indult és első igazi csúcspontjára 1961. április 12-én jutott, amikor Jurij Gagarin a Vosztok–1 fedélzetén az első emberként eljutott az űrbe és egy Föld körüli fordulatot tett. Ezt megelőzően az USA-ban komoly propaganda zajlott, hogy a szovjet előnyt mindenképpen behozza a NASA és az első ember, aki az űrbe jut, már nem orosz, hanem amerikai lesz. Erre jött hidegzuhanyként Gagarin repülése, akinek elsősége a Szputnyikéhoz hasonló vereség-hangulatot és visszavágási vágyat keltett az amerikai közvéleményben.
A vereség azonban már nem érte teljesen készületlenül az újonnan hivatalba lépett Kennedy-adminisztrációt. Az új elnök már korábban megbízta a NASA-t, valamint tudományos tanácsadóit és a műszaki haladásért (is) felelős alelnökét, Lyndon B. Johnson-t, hogy találjanak olyan programokat, amelyekkel a szovjeteknek elébe vághatnak. Az elképzelések szerint olyan programra volt szükség, amely jelentőségével és technikai kihívásával annullálja a szovjet teljesítmények értékét és egyértelműen vezető hatalommá teszi a végrehajtóját, illetve amelyben a Szovjetunió bizonyosan nem rendelkezik még előnnyel. Két lehetséges változatot találtak a szakértők: egy hatalmas űrállomás építését és a holdra szállást. Kennedy a merészebb tervet, a holdra szállást választotta.
A bejelentés jobbra|250px|bélyegkép|John F. Kennedy a Kongresszus előtt 1961. május 25-én mondott beszéde közben, amikor bejelenti az Apollo-programot
A Gagarin-repülésre a NASA hamar választ adott, 1961. május 5-én felbocsátotta Alan Shepardet a Mercury-program első űrhajóssal végrehajtott repülésén az űrbe. A Freedom 7 sikerével a tarsolyában John F. Kennedy amerikai elnök 1961. május 25-én állt a Kongresszus elé és hirdette meg a holdra szállási programot:
Kennedy felhívása – és természetesen a közvélemény tapintható nyomása – oly erőteljes volt, hogy az amerikai honatyák a nemzeti prioritások élére emelték a holdprogramot és „biankó csekket” adtak a NASA kezébe, azaz nem szabtak határt a cél megvalósításához szükséges pénzeszközök felhasználásának. Ugyanakkor a program a bejelentésekor inkább számított egy politikai „mutatványnak”, mintsem tudományos kezdeményezésnek, az Ember Holdra juttatásának ideája pusztán politikai, nagyhatalmi megfontolásokból válhatott megvalósíthatóvá.
A fejlesztések fázisa A holdra szállás módozatai és a győztes LOR koncepció bélyegkép|200px|jobb|Korai koncepciórajz 1961-ből a közvetlen leszállás teóriához kapcsolódóan
A Kennedy-beszéd utáni első tisztázandó kérdés a terv megvalósításának mikéntje volt, az elnök ugyanis úgy jelentette be a programot, hogy még nem léteztek számítások, sőt kiforrott elképzelések sem hogyan lehet eljutni a Holdra. A gondolkodás nem csak a NASA-n belül folyt, hanem egyetemek tudományos kutatóműhelyeiben, illetve a NASA beszállító cégeinél is, így egyfajta spontán brainstorming indult.
Az első elképzelés a közvetlen leszállás teóriája volt, amely szerint a holdexpedíció egy nagy rakétával felszáll a Földről, elnavigál a Holdig, ott leszáll, majd a kutatómunka elvégzése után újra felszáll a Holdról és hazatér a Földre. Ez a legegyszerűbb megvalósítási terv volt, ám két fontos buktatót is tartalmazott: a tömegproblémát és a holdi start problémáját. Ez a megvalósítási mód óriási tömegeket kellett volna megmozgasson (űrhajók szerkezeti tömege, az ellátmány, és a legnagyobb tétel, a hajtóanyag). Egyrészt egész egyszerűen nem állt rendelkezésre olyan hordozóeszköz – és a kitűzött 9 éves határidőn belül nem is tűnt megvalósíthatónak a kifejlesztése –, amely képes lett volna egy ilyen expedíció Holdra juttatására. Másrészt ha sikerült is volna megvalósítani egy megfelelő hordozórakétát, a hazafelé induláskor nagyjából egy akkora rakéta startjával kellett volna számolni, mint a Mercury-program Atlas rakétái. Egy ilyen méretű eszköz indítása itt a Földön is kiterjedt és jól kiépített infrastruktúrát, valamint nagy létszámú támogató személyzetet kíván, ami odafönn egyszerűen nem állt volna rendelkezésre. Az elképzelést hamar elvetették, mindössze a követelményrendszer maradt fenn, Nova rakéta néven.
A közvetlen leszállás hordozóeszköz problémáinak áthidalására született Wernher von Braun terve az EOR koncepció. Az EOR (Earth Orbit Rendezvous – Randevú Föld körüli Pályán) lényege az volt, hogy mivel nem áll rendelkezésre elég erős rakéta, az expedíció eszközeit több kisebb rakétával kell feljuttatni, majd Föld körüli parkolópályára állva a világűrben összeszerelni. Az így összedokkolgatott holdűrhajóval aztán el lehet jutni a Holdra, leszállni, majd a felfedezések után felszállni és hazatérni. A terv alapja a Wernher von Braun szellemi műhelyében már születőfélben levő Saturn I rakéta volt. Ám ez a terv is csak az egyik fő problémára tudott választ adni, a tömegproblémára, a holdi start nehézségeit ez sem volt képes kiküszöbölni.
A különböző szellemi műhelyekben folyó munka termelte ki a végül győztes alternatívát, így a megoldás a NASA-n kívülről jött. A Chance-Vought repülőgépgyár egyik mérnöke, Tom Dolan talált rá Jurij Kondratyuk 1914-es tanulmányára, amely a holdűrhajó részegységekre bontását javasolta, valamint azt, hogy a holdfelszínre ne az egész űrhajó, hanem csak egy, a le- és felszállásra alkalmas kisebb egysége, egy valamiféle holdkomp szálljon le. Ezzel a metódussal megtakarítható volt az űrhajó tömegének legnagyobb részét kitevő üzemanyag jó része, hiszen az űrhajóegységek mozgatásához (fékezéséhez, gyorsításához), kevesebb üzemanyag kellett a kisebb méretek miatt, illetve a méretek pontosan a kevesebb hordozandó üzemanyag – kevesebb és kisebb tartály – miatt is lehettek kisebbek.