宇宙カプセル
アポロ宇宙船は、最初は1960年にマーキュリーに続く3人乗り宇宙船としてミッションの制限を設けずに構想された。この宇宙船は宇宙飛行士を地球軌道上の宇宙ステーションに運んだり、月まで、あるいは月軌道へと飛行したり、可能であれば着陸させるとことができた。NASAは1960年と1961年にアポロ宇宙船フィジビリティスタディ(英語版)をいくつかの企業に依頼したが、ファジェットとスペース・タスク・グループ(英語版)は、電力と推力を提供する機械モジュールに支援される円錐形の鈍頭体のカプセル(司令モジュール)を用いた自分達の設計に取り組んだ。NASAは1961年5月に参加者の設計を検討したが、ジョン・F・ケネディ大統領が1960年代中に人を月に着陸させるための全国的な取り組みを提案したことで、NASAはフィジビリティスタディを廃棄して、付き着陸ミッションに焦点を当てたファジェットの設計を進めることを決定した。アポロ製造の契約はノースアメリカンと結ばれた。
アポロ司令・機械船(CSM)は、当初は脚を有する大型の着陸ステージに載せて3人の飛行士を直接月面に送るように設計された。司令船の寸法は直径3.91m、全長3.39mだった。機械船は全長4.0mあり、エンジン噴射ベルを含めて司令・機械船合わせた全長は11.04mとなった。
コロナ
ドラゴン
返回式衛星
フォトン
ラドゥガ
ARD
SRE(英語版)
ゾンド/L1
L3
TKS
ハイパーゴリック推進剤機械船推進エンジンは司令・機械船を月表面から離昇させて地球に返すために91kNの推力を有していた。この設計ではサターンVよりも大きな単一の打ち上げ機か、複数のサターンVで打ち上げて地球軌道上で組み立て月に送る必要があった。
早いうちに、2人の飛行士を月軌道と月面との間で輸送するより小型のアポロ月着陸船(LEM)を使用する月軌道ランデブー法の採用が決定された。軽量化することに単一のサターンVで月探査ミッションを打ち上げることが可能となった。この設計での著しい開発が開始されて以来、従来の設計をブロックIとして継続し、着陸船とランデブー可能なブロックIIとの並行開発を行うことが決定された。ドッキングトンネルおよびプローブを追加したうえで、ブロックIIはブロックIの設計から得られた教訓に基づく機器の改良が採用された。ブロックIは無人の試験飛行と、地球軌道への限定的な回数の有人飛行に使用されるはずだった。機械船推進エンジンは必要以上に大きくなっていたが、すでに大幅に開発が進行中だったため、設計は変更されず、とは言え燃料が燃料への要求が変更されたことを反映して推進剤タンクはわずかに小型化された。宇宙飛行士の希望をもとに、ブロックII CMではガス・グリソムのマーキュリー・レッドストーン4号の飛行で起きたように誤ってハッチが開いてしまうことを避けるために、2枚組のプラグドア式ハッチカバーではなく、ミッション終了時に脱出しやすいように外向きに開く一枚構造のハッチが選択された。
カボシュガールE(英語版)
公式筋によると、ガガーリンは国際宇宙航行連盟(IAF)の規約に基づいて最初の有人宇宙飛行と認められるようにカプセル内にとどまったまま着陸したことになっていたが、後にすべてのボストークの宇宙飛行士がカプセルから射出されて別々に着陸したことが明らかになった。カプセルには、船尾側に取り付けられ、呼吸用の窒素と酸素ガス、バッテリー、燃料、姿勢制御スラスターおよび逆噴射ロケットを備えた全長2.25 meters (7.4 ft)、直径2.43 meters (8.0 ft)、重量2,270キログラム (5,000 lb)の円錐形の装置モジュールが備わっていた。これによって最長10日間の飛行が可能だった。6機のボストークが成功裡に打ち上げられ、最後の2機は同時に宇宙を飛行した。最長の飛行はちょうど5日には少し足りない、1963年6月14日から19日にかけてのボストーク5号によるものだった。
姿勢制御スラスターが装置モジュールに配置され、再突入の直前に切り離されることから、再突入モジュールの経路と姿勢を動的に制御することはできなかった。これは球形の設計を採用することからカプセルの全周を再突入の熱から防護する必要があることを意味した(熱シールドの直径を最小化しながら、最大の体積を可能にするマーキュリーの円錐形の設計とは対照的だった)。重心をずらしておくことによって、多少はカプセルの再突入時の姿勢を制御することができた。再突入時にかかる最大8ないし9Gの荷重に耐えるための正しい姿勢は飛行士の背中が飛行方向に向いていることだった。