アポロ8号
軌道進入までに行わなければならない最も重要な作業は、二度目の軌道修正であった。ロケットを逆噴射 (進行方向に向かって噴射) し、速度を秒速 2.0フィート (0.61m) 減速して、宇宙船が月を通過する際の月面からの最接近点を下げるのである。発射からちょうど61時間後、月からの距離 24,200マイル (38,900km) の地点で飛行士たちはRCSエンジンを11秒間噴射した。これにより宇宙船は月の表面から 71.1マイル (115.4km) の地点を通過することになった。
発射から64時間後、飛行士たちは月周回軌道進入の準備を始めた。この操作は完璧に行われなければならないものであった。また軌道力学的な理由により、その操作が行われるのは (地球から見て) 月の裏側の地点だった。68時間後、管制センターは操作を実行するかどうかの最終的な検討をした後、「予定通り実行せよ」との指令を伝えた。68時間58分後、宇宙船は月の裏側に入り地球との無線連絡が途絶えた。
軌道進入噴射の10分前、飛行士たちは最後のチェックをし、すべてのスイッチが正しい位置にセットされていることを確認した。そのとき彼らには、月の様子を眺める最後のチャンスがあった。宇宙船はちょうど月の夜の部分から昼の部分へとさしかかっていて、太陽光が月の表面を斜めに照らしているのをラヴェルが発見したが、噴射の時間は2分後に迫っていたため、飛行士たちにはその光景を楽しむ余裕はなかった。
発射から69時間8分16秒後、SPSエンジンが4分13秒噴射され、8号は月を周回する軌道に入った。後に飛行士たちはこのときの様子を、「人生で最も長い4分間だった」と表現した。もし噴射時間が短すぎたら月を通り越してはるか彼方に飛び去ってしまっていただろうし、逆に長すぎたら月面に衝突してしまっていた。噴射が正常に終了したことで、飛行士たちにはようやく月面を詳細に観察する余裕が生まれた。このあとの20時間、彼らはその周囲を周回するのである。
一方、地上では飛行士からの連絡を固唾を呑んで待ち続けていた。もし燃焼時間が長すぎたらスケジュールよりも早く月の裏側から現れてしまうはずだが、それは杞憂に過ぎなかった。予定されていたとおりのまさにその瞬間に、宇宙船からの無線が飛び込んできたのである。飛行士たちの報告によれば、近月点 69.5マイル (111.8km)、遠月点 193.3マイル (311.1km) の周回軌道に乗ったとのことだった。まさしく計算通りであった。
軌道に関する報告をした後、ラヴェルはいま見えている月の状態について以下のように伝えた。
ラヴェルは眼下を通過する地形についての報告を続けた。飛行士たちの重要な任務のひとつは将来的に計画されている月面の着陸地点、特に11号で予定されている静かの海の偵察であった。そのために8号は、偵察地の太陽光線の角度が観測に最も適するようになるタイミングを見計らって発射された。宇宙船の窓際にはカメラがセットされ、一瞬ごとの映像が撮影された。アンダース飛行士は月周回の20時間のほとんどを、興味がわいた対象を可能な限り撮影することに傾けた。このミッションの終了までに飛行士たちが撮影した画像は、月に関するものが700枚、地球に関するものが150枚であった。
ボーマンは地球と応答している間、SPSエンジンに関するデータがどうなっているかについて常に答えていた。彼はエンジンが正常に稼働し、必要とあらばいつでも地球に帰還できる状態であることを確認するよう望んでいた。また彼は月を周回するごとに、緊急帰還のためのロケットの噴射をするか否かの決断を、宇宙船が月の裏側に入る前に伝えるように要求した。
周回軌道に入って二度目に月の裏側から現れたとき、飛行士たちはテレビ中継で月面の状態を報告するために機器を設定した。アンダースは、眼前を通過するクレーターの様子について伝えた。またこの二度目の周回の最後でSPSが11秒間だけ噴射され、軌道が近月点 70マイル (112.7km)、遠月点 71.3マイル (114.7km) のほぼ円形になるように修正された。
次の二周の間、飛行士は機器のチェックおよび月面の観察と写真撮影を続けた。三周目に、ボーマンは彼が所属する教会のために小さな祈りを捧げた。彼はテキサス州シーブルック (Seabrook) の近くにある聖クリストファー米国聖公会で奉仕活動をすることになっていたが、8号の飛行のためにそれが不可能になった。同僚の教区民 (信者) であり管制センターの技術者であるロッド・ローズ (Rod Rose) は、軌道上で祈りをしてそれを録音し、奉仕活動で再生してはどうかと提案した。
作家のアーサー・C・クラーク (Arthur C. Clarke) は著書「2001年宇宙の旅」の2000年版の序文の中で、8号の飛行士たちが彼に対し「自分たちはずっと巨大なモノリスの発見を無線で伝えようとしていたのだが、理性のほうがまさったのだ」と語ったと述べている。
軌道四周目に月の裏側から出てきたとき、飛行士たちは「地球の出」を目撃したことを報告してきた。この現象は1966年8月23日にNASAのルナ・オービター1号が月を周回しているときに写真で撮影されたことはあったが、人類としてこれを目撃するのは彼らが初めてであった。ボーマンは月の地平線の向こうから地球が昇ってきたとき思わず興奮して他の二人に呼びかけ、白黒カメラで写真を撮った。そのあとにアンダースが急いで撮った写真は『地球の出』と呼ばれ、後に『ライフ』誌の「世界を変えた100枚の写真」の中の一つとして取り上げられた。地球と月は自転と公転が同期しているため、地球の出は通常は月の表面からは見ることができない。目撃することができるのは月の周回軌道上か、もしくは地球から見て月の「へり」に当たる部分で、秤動 (ひょうどう) と呼ばれる現象が起こって地球が月の地平線上をわずかに上下するような限られた部分だけである。
アンダースが写真を撮り続け、またラヴェルが宇宙船の操縦を引き継いだので、ボーマンはやっと休息することができた。騒がしい船内で縮こまって眠るのは相変わらず困難だったが、彼は軌道を二周する間わずかに睡眠をとった。その間にもときどき目を覚ましては宇宙船の状態について質問したが、仲間がミスを犯したと聞いたとき完全に目が覚めた。彼らは質問の内容が理解できなくなり、あるいは逆に質問に対する答えをくり返すよう求めるようになっていた。ボーマンは全員がこの三日間ろくに寝ていなかったため、きわめて疲労していることに気づいた。彼はアンダースとラヴェルに対し、残りの飛行計画で月面の観測に関わるものを中止し、睡眠をとるよう命じた。アンダースは最初は「大丈夫だ」と言って拒否したが、ボーマンは譲らなかった。最終的に「カメラを自動にセットして月面の写真を撮り続けるのであれば、休息してもよい」と言ってようやく同意したが、このとき二度目のテレビ中継の時間が迫っていた。地上ではきわめて多くの人々が期待していることが分かっていたので、念頭に置いておくようにとボーマンは言った。次の二周で、ボーマンが舵を取っている間にやっとアンダースとラヴェルは眠ることができた。その後のアポロ計画では、複数の飛行士が同時に睡眠をとるような状況になることは避けるようになった。
軌道九周目に入ったとき、二度目のテレビ中継が始まった。まずボーマンが二人の飛行士を紹介し、続いて月面の様子と、月を周回しているときの感覚を伝えた。彼は月の様子を、「広大で孤独で、近寄りがたいような何もない空間」と表現した。続いて各人がそれぞれの印象を述べた後、アンダースが地上にいるすべての人々にメッセージを伝えたいと言い、飛行士たちが交代で旧約聖書の中の創世記を朗読しはじめた。ボーマンは「地球のすべての人々にメリー・クリスマスを」と言って中継を締めくくった。彼のメッセージは、月周回軌道に入り月面の様子を見晴らしてからの飛行士たちの気持ちを集約したものであるように思われた。ボーマンの正確な発言は、以下のとおりである。
「And from the crew of Apollo 8, we close with good night, good luck, a Merry Christmas and God bless all of you - all of you on the good Earth. (そしてアポロ8号の乗組員から皆さんに、おやすみなさい。幸運をお祈りします。メリークリスマス。そして地球に暮らすすべての人々に神のご加護がありますように)」
この時点でもう一つ飛行士たちに残されていた課題は、テレビ中継の2.5時間後に予定されていた地球帰還軌道への投入だった。これは飛行計画において最も重要なエンジン噴射であり、もしSPSエンジンが点火に失敗したら飛行士たちは月周回軌道に取り残され、帰還できる望みは限りなく薄くなる。前回の月周回軌道投入のときと同様、飛行士たちは無線の届かない月の裏側でこの作業をやらなければならなかった。
エンジン噴射は時間どおりに行われ、宇宙船は発射後89時間28分39秒に月の裏側から現れた。遠隔測定のデータが再び得られるようになり、正確な燃焼時間が計算された。通信が回復したとき、ラヴェルは「聞いてくれ、サンタクロースがいたぞ」と冗談で言い、それに対してCAPCOMを担当していたマッティングリー飛行士が「了解、君らはそれを一番よく知っている連中だからな」と答えた。12月25日のクリスマスの日に、8号は地球への帰還の途についた。
ラヴェルはその後余った時間を利用して、様々な星を観測しコンピューターのキーボードでそのデータを入力して宇宙船の軌道を設定する操作を試してみたが、このとき彼は誤っていくつかのデータを消してしまった。その結果慣性計測装置 (Inertial Measurement Unit, IMU) が、宇宙船が発射前と同じ相対位置にいると判断してしまい、それを「修正」するために姿勢制御用ロケットを噴射してしまった。飛行士たちは、宇宙船が急にロケットを噴射して姿勢を変えてしまった理由にすぐに気がついた。彼らが直ちにやらなければならない作業は、コンピューターに正しい位置データを入力し直すことだった。
ラヴェルは姿勢制御ロケットを噴射してリゲルとシリウスの位置を観測し、宇宙船の位置データを計算したが、その作業に10分かかった。さらにそのデータをコンピューターに入力するのにさらに15分かかった。
この出来事から16ヶ月後、ラヴェルはより深刻な状況でもう一度同じ操作をやることになった。アポロ13号が月に向かう途中で爆発事故を起こし、電力を節約するためにIMUの電源を切らなければならなくなったのである。彼は1994年に著した「失われた月 (Lost Moon)」という本の中で、「8号での私のトレーニングは役に立った!」と書いていた。その中で8号でのアクシデントは地上のスタッフから要求された「計画的な実験」だったと書いていたが、その後のインタビューでは「あれは自分のミスが引き起こした事故だった」と認めている。
地球への帰路は、飛行士たちにとって最もリラックスできる時間だった。地上のスタッフが軌道を正確に計算してくれている限り、宇宙船はエンジン噴射から二日半後に太平洋に着水することになっていた。
クリスマスの午後、飛行士たちは五回目のテレビ中継を行った。今回の中継では船内を案内し、その中でどのように生活しているのかなどを紹介した。放送を終えたとき、彼らは食料庫の中に統括責任者のスレイトンからの小さなプレゼントがあるのを見つけた。詰め物がされた本物の七面鳥料理で、これはベトナム戦争で戦場にいる兵士たちが受け取ったのと同じものであった。またスレイトンからは、ブランデーの小瓶が三つ用意されているというもう一つのサプライズがあったのだが、ボーマンの指示で地球に帰るまでそのままにされていた (宇宙船内ではアルコールは禁止されていた)。瓶の蓋は飛行後数年たっても開けられることはなかった。この他に、飛行士の妻たちからのプレゼントも用意されていた。この翌日、発射からおよそ124時間後に最後となる六度目のテレビ中継が行われた。この四分間の放送の中で撮影された地球の映像は、これまでで最良のものだった。
これといって重要な仕事もない二日間の飛行の後、飛行士たちは大気圏再突入の準備を始めた。再突入の作業はすべてコンピューターが行うので、飛行士たちがするべきことは宇宙船を正しい姿勢に置く作業だけだった。もしコンピューターが故障した場合は、ボーマンがコンピューターを引き継ぐことになっていた。
いったん司令船が機械船から切り離されてしまうと、残された道は大気圏再突入しかなくなる。大気圏上層部をかすめる6分前、飛行士たちは地上のスタッフが計算で予言したとおりの時間に地平線から月が昇るのを見た。。宇宙船が大気と衝突すると、高温のプラズマが船体を包みはじめた。コンピューターが自動的に姿勢を制御し、司令船は小石が水面を跳ねるように大気圏の上層部を何度かバウンドしてから高度を下げた。機体は徐々に速度を落とし、減速Gは最大で6G (59 m/s2) に達した。高度3万フィート (9,100m) で減速用の小型パラシュートが開き、続いて1万フィート (3,000m) で三つのメインパラシュートが開いた。着水点はハワイ南方の北太平洋上であった。
着水した瞬間、司令船はパラシュートに引きずられて「安定 (Stable)2」と呼ばれる逆さまの状態になった。約6分後に上部にある三つのエアバッグが開き、頂点を上にした状態に正されたが、高さ3mの波にもまれてボーマンは船酔いを起こしてしまった。司令船が着水したのは日の出前で、回収船USSCヨークタウンから潜水士が到着したのは着水の43分後だった。さらにその45分後、三人の飛行士たちは無事艦上の人となっていた。
8号の飛行が行われた1968年は、アメリカや多くの世界にとっても騒乱の年だった。この年にはヨーロッパやアメリカの街角ではプラハの春に代表されるような多くの政治的動乱や暗殺が発生したが、タイム紙は三人の飛行士を1968年に最も大きな影響を与えた人物であるパーソン・オブ・ザ・イヤー (Men of the Year) に選んだ。また人類として初めて地球の重力圏を離れ、他の天体を周回したのは彼らであった。成功する確率は飛行士たち自身も半々しかないと思っていたが、見事に成し遂げた。8号が与えた社会的影響は、すべてが終了した後にボーマンが受け取った発信者不明の電報に集約されている。そこには短く、こう記されていた。「ありがとうアポロ8号。あなたたちは1968年を生き延びた。」
8号の飛行で最も有名なのは、月周回軌道四周目に撮影された地球の出の写真であろう。人類がこのような光景をカメラに収めたのは史上初めてのことで、これが1970年に初めて地球の日が制定される契機になったと信じられている。またこの写真はライフ紙によって、「世界を変えた100枚の写真」の第一位に選ばれた。11号のコリンズ飛行士は「8号の歴史的意義は際立っていた」と言い、またロバート・プール (Robert K. Poole) のような宇宙歴史家は、8号はアポロ計画のすべての飛行の中で歴史的に最も重要だったとしている。
この飛行は1962年にジョン・グレン (John Glenn) 飛行士がマーキュリー6号でアメリカ初の有人宇宙飛行をして以来、最も多くメディアで採り上げられた。1200人のジャーナリストが取材をし、中でもBBCの放送は15の言語で54カ国に配信された。ソ連のインターコスモス計画の責任者ボリス・ニコラエヴィッチ・ペトロフ (Boris Nikolaevich Petrov) はプラウダ紙のインタビューで、8号について「アメリカの宇宙科学と技術の際立った業績である」とコメントした。軌道九周目のクリスマスの中継は、生または録画で当時の世界の四分の一の人々が見たであろうとされている。また8号の中継は、テレビ芸術科学アカデミー (Academy of Television Arts & Sciences) から与えられる最高の賞であるエミー賞を受賞した。
無神論者のマダリン・マーレイ・オヘイア (Madalyn Murray O'Hair) は宇宙で創世記を読み上げたことでNASAを提訴し、論争を巻き起こした。彼女はアメリカの宇宙飛行士 (そのすべてが政府職員である) が、公共の場所である宇宙で祈りを捧げることを禁止するよう求めた。合衆国最高裁判所は管轄違いであるとして請求を棄却したが、この一件でNASAは以降のアポロ計画において宗教的な問題について神経質になった。11号でバズ・オルドリン飛行士は月面に着陸したあと、月で長老派教会の聖餐をした。これについて彼は何年もコメントすることを拒否し、後にわずかに遠回しに語っただけだった。
1969年、アメリカ合衆国郵便公社は8号の月周回飛行の記念切手を発行した (スコットカタログ1371番)。この切手ではアンダース飛行士が撮影した有名な地球の出の写真を採用し、創世記の「初めに神は… (In the beginning God…)」の文字が添えられている。帰還からわずか18日後、飛行士たちは第3回スーパーボウルの開会式に招かれ、アニタ・ブライアント (Anita Bryant) が国歌を歌うのに先立って忠誠の誓いを読み上げた。
1970年、8号の司令船は大阪で開催された万国博覧会のアメリカ館に出展された。現在はシカゴの科学産業博物館に、ラヴェルが寄贈した飛行に関係する小物およびボーマンが着用した宇宙服とともに展示されている。またラヴェルの宇宙服はNASAのグレン研究センターの資料館に、アンダースの宇宙服は英国ロンドンの科学博物館に展示されている。
8号の歴史的な飛行はドキュメンタリーとフィクションの両方で、様々な形態で公開されまた言及されている。飛行士が撮影したテレビ中継と16mmフィルムの映像はNASAによって編集され、バージェス・メレディス (Burgess Meredith) をホスト役に迎えた「アポロ8号の報告 (Debrief: Apollo 8)」というドキュメンタリー映画の中で1969年に公開された。スペースクラフト・フィルム (Spacecraft Films) 社は2003年に、8号の飛行に関連する宇宙からのテレビ中継・訓練および発射時の映像・飛行中に撮られた動画などを含む、NASAのすべてのテレビ中継と16ミリフィルムの映像を収めた3枚組のDVDセットを発売した。また1989年に制作され、サンダンス映画祭でドキュメンタリー賞を受賞した「すべての人類へ (For All Mankind)」という映画でも一部の映像を見ることができる。2007年公開のイギリスのドキュメンタリー映画「ザ・ムーン」(原題:In the Shadow of the Moon、月の影の中で) でも、8号は大きく取り上げられている。
1998年には「フロム・ジ・アース/人類、月に立つ」(原題:From the Earth to the Moon、地球から月へ) というテレビシリーズの中で、1968年のエピソードとしてドラマ化された。1970年の「謎の円盤UFO」(原題:UFO) というテレビドラマでは、「対立 (Conflict)」というエピソードの中で第三段S-IVBが宇宙人の装置の置き場所として描かれた。
ケネディ宇宙センター複合展示施設のアポロ・サターンの区画では、アメリカの宇宙開発の歴史が8号の発射の光景を皮切りにマルチスクリーンで紹介されている。またここでは、実際の飛行のときに使用された管制室のコントロールパネルも展示されている。