帮助美国实现登月计划的“土星5号”火箭，可谓火箭中的霸主，发射时高度达到110米，起飞重量达到3000吨，近地轨道运载能力为118吨，月球轨道运载能力为47吨。

1968年12月21日，经过两次试验飞行后，“土星5号”第一次执行任务，把“阿波罗8号”送到距月面112公里的月球轨道，实现首次载人绕月飞行。 1969年07月16日，“土星5号”把“阿波罗11号”送往月球，实现了人类首次登月的壮举。

此后3年，“土星5号”又连续发射6次，把“阿波罗12号”至“阿波罗17号”送往月球，只有1970年4月发射“阿波罗13号”未能实现登月，飞船服务舱的氧气罐发生爆炸，宇航员依靠登月舱的动力系统安全返回地球，这是一次“成功的失败”。

“阿波罗17号”最后一次登月之后，“土星5号”被弃之不用，其传奇经历因此被怀疑。

苏联在太空竞赛的初期保持领先，1957年发射了第一颗人造卫星，1961年发射了第一艘载人飞船，但是，苏联一直未能实现载人登月，他们没有迈过火箭这道坎。为了登月，苏联设计了N-1火箭，共有五级，起飞重量约2700吨，有效载荷95吨，经过一系列挫败后最终放弃。

1966年1月，总设计师科罗廖夫因病去世——“出师未捷身先死”，N-1火箭遭遇重大挫折。

1969年2月21日，火箭首次升空，发射后第66秒，火箭在12000米的高空炸毁。

1971年6月，携带模拟飞船的火箭在发射51秒后出现无法控制的滚动，坠毁在地面。

1972年11月，火箭在4万米高空失控，地面安全人员启动了自爆装置，炸毁了火箭。

对于苏联的载人登月计划而言，这4次事故是灾难性打击，而美国的“阿波罗17号”于1972年12月实现第6次登月，这场太空竞赛苏联彻底失败，于1974年终止了N-1火箭方案。

我国现役的火箭，都是以75吨推力发动机为基础研制出来的，已经使用了40多年。经过不断改良，近地轨道、地球同步轨道的运载能力分别可以达到12吨和5.5吨，已经能够发射载人飞船。

比如“神舟七号”，飞船重量为8吨多，使用“长征二号F”火箭发射，该型火箭有效载荷恰好为8.5吨，火箭加飞船重量约44吨，火箭起飞重量为479吨，90%以上为液体推进剂。发射“嫦娥一号”则是使用“长征三号甲”，这是目前我国最大的高轨道火箭，运载能力可以达到2.6吨。

但要满足登月任务，现有的火箭显然是不够的——由于自身要携带发射系统，仅登月舱就在10吨以上。拿“阿波罗11号”来说，它的登月舱超过15吨，另外还有约6吨的指令舱和约25吨的服务舱，整个飞船超过45吨。要实现登月，火箭运载能力必须有大的突破。

考虑到火箭运载能力，我国对载人登月的技术提出了两种可能的方案：

1.基于现有技术能力，采用多次发射、多次地球轨道交汇对接和一次月球轨道交会对接。这种方案的缺点是，总成本可能上升，而且多次对接会造成更多风险。

2.研制重型运载火箭，采取一到两次发射和一次月球交汇对接。

第2种方案是大势所趋，这就意味着必须突破技术瓶颈。

我国正在研制的长征五号运载火箭有望在2015年实现首飞，近地轨道运载能力最大达到25吨、地球同步转移轨道运载能力最大达到14吨，可以发射月球返回探测器或者20吨级空间站。

在此基础上，可以进一步研制起飞重量约15000吨级的超大型运载火箭，于2025年前后实现载人登月的基础方案。后续也可考虑发展起飞重量3000吨级的大推力运载火箭，达到“火星5号”的水平，完成建立月球基地等大规模的载人登月任务。