21日上午11点39分，登月舱打开了舱门。11点51分，阿姆斯特朗走下阶梯，登上了月球。月面上到处是细小的颗粒，有点像地球的海滩。紧接着，奥尔德林也来到了月面。这是一个伟大的时刻。这是人类伟大的一步。这一时刻的精确时间是1969年7月21日11点56分20秒。这是人类探索太空的里程碑。
一到月球表面，阿姆斯特朗和奥尔德林马上开始了紧张的工作。他们的任务很多，但是供给他们呼吸的氧气却很有限，只够使用四个小时。因此，分分秒秒都得抓紧。他们检查了登月器的着陆情况，情况一切正常；他们拿出铁锹，采集了月壤和月岩的样品；他们从登月舱中取出一块纪念碑，把它树立在月球上。纪念碑刻着地球东半球和西半球的图像，上面还刻着：
1969年7月，太阳系的行星地球上的人类第一次在月球上留下足迹。我们代表全人类，来这里作一次和平的旅行。
然后，奥尔德林从登月舱中取出电视摄像机，安装在月球的表面；他们又安装了一台太阳风测定装置，用来检测宇宙射线；还安装了用来精确测定月球和地球之间距离的激光仪；还安装了测定月震的月震仪。他们又取出美国的星条旗，神色庄重地把它插在月亮上。这些工作完成后，他们舒了一口气，跟美国总统尼克松进行了月亮和地球之间的第一次通话。总统热情地祝贺他们登月成三个小时很快就过去了，他们的氧气袋中只剩下够一个小时使用的氧气。休斯敦地面中心命令他们停止作业，从月球返回登月舱内。他们小心翼翼地登上登月舱，脱掉登月服，换上舱内航天服，美美地吃了顿中饭，甜甜地睡了七八个小时。
1969年7月22日0点15分，休斯敦地面中心唤醒了飞船上的科林斯和登月舱中的两名宇航员，命令登月舱升到一定的绕月轨道，与“阿波罗11号”飞船对接。登月舱发动机启动了，它不断地上升，不断地加速，进入了预定轨道。22日上午6点35分，它与去那里等候的“阿波罗11号”飞船对接成功。三位宇航员在月亮上空会合了，他们激动地在狭窄的指令舱里紧紧地握手。登月舱已经完成了它的历史使命，将它带回地球是不合算的。于是，它被甩在太空。
飞船开始向遥远的地球返航。25日凌晨1点35分8秒，它以合适的角度进入地球大气层。下降到4000米高度的时候，三个大型降落伞在空中张开，“阿波罗11号”飞船准确地溅落在预定的海域，被早已等候在那边的海军救起。
人类第一次踏上了月球。这次伟大的探险来回经过76万公里，历时195个小时，三位宇航员共同完成了一次从一个星球到另一个星球的探险。
登月归来不久，1969年9月16日，三位宇航员到美国国会大厦，在国会联席会议上发表了演说，畅谈登月的感受。
阿姆斯特朗谈到了登月的意义。他这样评论他们离开登月舱、踏上月球的“一小步”：“这一小步，对一个人来说，是小小的一步；对整个人类来说，是巨大的飞跃。”
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