Старт РН Сатурн-5 с «Аполлоном-12»
14 ноября 1969 г. был запущен «Аполлон-12», старт состоялся в дождливую погоду, и в течение первой минуты полета, с интервалом менее 16 с, в РН «Сатурн-5» попали две молнии. В результате отключились топливные элементы в служебном отсеке базового блока «Янки Клипер», в кабине экипажа погас свет, а также отказала гироплатформа управления полетом ракеты. Тем не менее, аварийного прекращения полета не последовало. В корабле оставались исправными аккумуляторы, и, несмотря на отказ гироплатформы, продолжала работать система управления РН. Вскоре после отделения первой ступени РН экипаж смог заново включить топливные элементы и 19 ноября лунный модуль «Интрепид» совершил мягкую посадку в Океане Бурь. В -180 м восточнее места посадки «Аполлона-12» находилась АЛС «Сервейер-3», отправленная на Луну в апреле 1967 г. Астронавты Ч. Конрад и А. Бин отправились к этой станции, отрезали кусок кабеля, сняли кусок стеклянной облицовки, и телевизионную камеру и взяли эти предметы на корабль. За время выходов было пешком пройдено ~2 км. Возвращение «Аполлона-12» на Землю состоялось 24 ноября 1969 г., кабина с астронавтами приводнилась в Тихом океане.
Старт ракеты Сатурн-5, миссия «Аполлон-13»
Запуск «Аполлона-13» был осуществлен 11 апреля 1970 г. в 19 час. 13 мин. по Гринвичу. Когда шли третьи сутки полета, в служебном отсеке основного блока «Одиссей» взорвался бак с кислородом для топливных элементов, поэтому высадка на Луну была отменена. Дж. Ловеллу, Дж. Свайгерту и Ф. Хейзу пришлось провести в лунном модуле «Аквариус» («Водолей»). Тем не менее, благодаря самоотверженной работе астронавтов на борту «Аполлона-13» и многих специалистов на Земле, катастрофы удалось избежать. Приводнение кабины с астронавтами состоялось 17 апреля 1970 г. в Тихом океане.
Невыполненная задача экипажа «Аполлона-13» по высадке в районе кратера Фра Мауро перешла к экипажу «Аполлона-14», запущенного 31 января 1971 г. 5 февраля лунный модуль «Антарес», пилотируемый А. Шепардом и Э. Митчеллом, совершил посадку на площадке с уклоном 8°. Для транспортировки научных приборов и других грузов по лунной поверхности астронавты могли использовать двухколесную тележку. Однако из-за пересеченной местности в районе посадки тяжести, в основном, приходилось нести на руках. Командный отсек с астронавтами приводнился в Тихом океане 9 февраля 1971 г. Это была последняя лунная экспедиция, участников которой подвергали послеполетному карантину.
Первый в мире планетоход «Луноход-1»
Последующие три экспедиции характеризовались существенным расширением программы выполняемых научных исследований. Астронавты могли ездить по Луне на луноходах (роверах). Луноходы были оснащены телевизионной камерой, кинокамерой, антеннами для связи с Землей, навигационной системой, указывающей скорость, курс, дальность до лунного корабля, пройденное расстояние.
По завершении работ на Луне, незадолго до перехода на траекторию полета к Земле, от основного блока отделялся малый спутник массой -35 кг. На спутнике были установлены магнитометр и детектор космического излучения. Наблюдения за эволюциями орбит этих спутников способствовали уточнению аномалий гравитационного поля Луны. Стартовая масса «Аполлонов», используемых в таких экспедициях, возросла до — 47 т, при этом начальная масса лунного модуля составляла — 16,5 т. Для осуществления запуска этих кораблей была уменьшена высота опорной околоземной орбиты, изменен азимут пуска, а также проведены мероприятия по снижению остатков топлива в баках РН.