Le 25 mai 1961, le président américain John Fitzgerald Kennedy prononça devant le Congrès l'un des discours les plus audacieux de l'histoire de l'exploration spatiale. Dans son allocution intitulée Special Message to the Congress on Urgent National Needs, il lança un défi extraordinaire à la nation américaine : envoyer un homme sur la Lune avant la fin de la décennie. Cet objectif vertigineux, formulé à une époque où aucun vol orbital américain n'avait encore été réalisé, allait mobiliser pendant plus d'une décennie les ressources d'un pays tout entier et transformer à jamais la relation de l'humanité avec l'espace.
Le contexte qui présidait à cette déclaration était celui de la guerre froide à son paroxysme. Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, les États-Unis et l'Union soviétique s'affrontaient dans une compétition globale qui couvrait tous les domaines, des arsenaux militaires aux idéologies politiques. Dans le domaine spatial, les Soviétiques avaient accumulé les victoires symboliques depuis 1957, lançant en octobre le premier satellite artificiel, Spoutnik 1, puis en avril 1961 Youri Gagarine dans le premier vol orbital humain. Ces succès soviétiques humiliaient Washington et alimentaient le doute sur la supériorité technologique américaine. Le programme Apollo était avant tout une réponse à ce défi géopolitique, une démonstration que le capitalisme démocratique pouvait l'emporter sur le communisme soviétique dans la course vers les étoiles.
Les deux grandes puissances n'avaient pas développé leurs capacités spatiales dans le vide. Elles s'appuyaient largement sur l'expertise de savants et techniciens allemands récupérés à la fin de la guerre, au premier rang desquels Wernher von Braun, qui devint le responsable du développement des fusées américaines. La course aux missiles balistiques intercontinentaux, vecteurs des têtes nucléaires, avait constitué le laboratoire à partir duquel les deux pays développèrent leurs capacités de lancement spatial.
Pour répondre à l'objectif fixé par Kennedy, la NASA lança plusieurs programmes préparatoires. Le programme Gemini permit de mettre au point les techniques essentielles du vol spatial, notamment les rendez-vous orbitaux et les sorties extravéhiculaires. Des programmes de reconnaissance lunaire, comme Ranger et Surveyor, furent également menés pour cartographier les zones d'atterrissage potentielles et surtout déterminer la consistance du sol lunaire, dont on ignorait alors s'il serait assez solide pour supporter le poids d'un engin spatial. La stratégie du rendez-vous en orbite lunaire, qui nécessitait de disposer de deux vaisseaux distincts dont un module lunaire dédié à l'atterrissage, fut finalement retenue après de longs débats entre les ingénieurs.
La pièce maîtresse du dispositif technique fut la fusée Saturn V. Avec ses 3 000 tonnes et sa capacité à placer une masse de 140 tonnes en orbite basse terrestre, cette fusée géante demeurait en 2026 le lanceur le plus puissant jamais mis en service. Son développement absorba une part considérable du budget colossal alloué au programme Apollo, estimé à 288 milliards de dollars en valeur 2019 corrigée de l'inflation. À son apogée, le programme mobilisa jusqu'à 400 000 personnes, ingénieurs, techniciens, ouvriers et scientifiques, répartis dans des dizaines d'entreprises et d'institutions à travers tous les États-Unis.
Le chemin vers la Lune ne fut pas sans tragédies. Le 27 janvier 1967, un incendie ravagea la cabine du vaisseau Apollo 1 lors d'un test au sol, tuant les trois astronautes de l'équipage, Gus Grissom, Ed White et Roger Chaffee. Cette catastrophe entraîna un report de près de deux ans du calendrier des vols habités et conduisit à une refonte complète du vaisseau. Puis, en avril 1970, l'explosion d'un réservoir à oxygène à bord d'Apollo 13 plongea l'équipage composé de James Lovell, Jack Swigert et Fred Haise dans une situation périlleuse à quelque 330 000 kilomètres de la Terre. La survie des trois astronautes, qui utilisèrent le module lunaire comme vaisseau de secours pour regagner la Terre sains et saufs, fut saluée comme l'un des plus grands exploits de l'ingénierie humaine.
Le 21 juillet 1969, à 2 h 56 du matin UTC, Neil Armstrong posa le pied gauche sur la surface lunaire, prononçant la phrase que le monde entier retint : un petit pas pour l'homme, un bond de géant pour l'humanité. Son coéquipier Buzz Aldrin le rejoignit quelques minutes plus tard. Les deux astronautes passèrent environ deux heures et demie à la surface, plantant le drapeau américain, recueillant des échantillons rocheux et déployant des instruments scientifiques, avant de regagner le module lunaire et de rejoindre Michael Collins qui les attendait en orbite à bord du module de commande. L'objectif fixé par Kennedy huit ans plus tôt était atteint.
Cinq autres missions se posèrent par la suite sur différents sites lunaires, les équipages y séjournant jusqu'à trois jours pour les dernières expéditions. À partir d'Apollo 15, les astronautes disposèrent du Rover lunaire, un véhicule tout-terrain électrique qui leur permit d'explorer de bien plus grandes surfaces. Au total, les missions Apollo rapportèrent sur Terre 382 kilogrammes de roches lunaires, et les astronautes effectuèrent des sorties extravéhiculaires d'une durée pouvant atteindre huit heures.
L'impact du programme Apollo sur la civilisation humaine dépassa largement le domaine de la seule exploration spatiale. Les technologies développées pour ce programme diffusèrent des innovations dans les sciences des matériaux et contribuèrent à l'essor de l'informatique et des méthodes de gestion de projet. Les photographies de la Terre, monde multicolore et fragile suspendu dans le vide hostile de l'espace, ainsi que celles de la Lune, monde gris et mort, suscitèrent une prise de conscience planétaire sur le caractère exceptionnel et vulnérable de notre planète, alimentant le mouvement environnemental naissant. Le programme Apollo suscita également une division durable au sein de la communauté scientifique entre les partisans d'une exploration robotique, jugée plus rentable, et ceux pour qui la présence humaine dans l'espace conserve une valeur symbolique irremplaçable qui justifie son surcoût considérable.
