载人飞行的实现使布劳恩与他的梦想又近一步，在进一步研制巨型火箭 的同时，他参与了为登月进行准备的“双子星计划”。从1961年到1965年， 这一计划如期实现了。通过这一计划，布劳恩等人证实了长时间航天飞行的 可能性，完善了为实现两个航天器在轨道上会合和对接的技术程序，取得了 精确控制重返大气层着陆的能力和舱外活动能力。所有的工作和所有的努力 证实，人类登上月球，已经是万事俱备，只欠东风了。
1969年7月，人类登月之梦终于可以实现了。完成这一使命的是“土星 5号”运载火箭和“阿波罗11号”航天器。在此之前，“阿波罗号”航天器 只能载着人进行绕月飞行，一次次与月球擦肩而过。
7月15日这天晚间，布劳恩回到住所休息，他首先用了一个小时检查明 天的发射程序表。以往他也曾经多次这样做过，但是这一次的意义不同寻常。 这一晚上，他睡得不太好，也许是心情激动的原因，天没亮就起了床，凌晨 4点就来到卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心或称月球港。在那里，那庞然大物 ——“土星5号”月球火箭竖立在发射架上，只待点火升空。
肯尼迪航天中心聚集了大批的工作人员。布劳恩走入发射控制中心，询 问了一下进展情况，当得知一切顺利后，他走向一张控制台面前坐下，戴上 了收送话器，审视了对面墙壁上的几个荧光屏，又看了看跟前控制台上的几 个刻度盘，发射马上进入了倒数计时。这是一个令人焦急不安的时刻，但布 劳恩很平静，操作高度专业化，一切进行得井井有条。
在发射场外八九公里的地方，来自世界各地的要人云集。200多名议员， 19名州长，49名市长，69名大使和100多个科学使节，甚至连前总统约翰 逊都前来观看这一世界壮举。在场的还有来自世界的3000多名记者以及成千 上万的美国人和游客，他们一齐把目光指向远方的蓝色天空，因为他们都意 识到，自己即将目睹人类重大历史事件发生的经过。
距离发射只有几分钟了，3名宇航员走下高高的人行栈桥，进入高大火 箭顶端的控制舱，顿时发射中心的气氛紧张起来。
通信员的声音开始进行最后的计数：“十……九……八……”，紧接着，
“土星5号”火箭的第一级的5台发动机以巨大的推力猛烈地冲击着发射架， 这一推力相当于北美洲全部河流发电总量的两倍。在震耳欲聋的轰鸣声中， 巨大的白色火箭徐徐上升，速度越来越快，最后消失在云层中。从广播里传 来的声音：一切系统运转正常。由布劳恩和政府与工业界15万名工程师和技 术人员研制的巨大火箭，正飞向月球……
在以后的三天中，宇航员阿姆斯特朗、艾德林和科林斯勇敢地进行着历 史上最冒险的旅行，全世界的人都心急如焚地等待着来自另一个世界的佳 音。
巨大的“土星5号”抛下了第一、二级助推器，在第三级第一次点火后， 进入了绕地球的驻留轨道。宇航员和地面人员对全部系统进行了最后的检 查，确认无误，作出了飞向太空的最后决定。7月16日中午12时16分，飞 船飞越太平洋上空的时候，进行第三级第二次点火，把“阿波罗11号”航天 器推向飞向月球的轨道。这时冯·布劳思目不转睛地注视着仪表盘和显示屏。 飞船的工作情况极好，当分秒不差准时停车得到证实时，整个发射控制室充 满了欢乐的气氛。
中午12时40分，地面指挥中心下达了“阿波罗11号”与“土星火箭” 分离的命令。分离成功以后，由指挥舱与登月舱组成的联合航天器继续向月 球作惯性飞行。宇航员在空中作无动力飞行的同时，布劳恩赶往休斯敦飞行 控制中心。在漆黑漫长的宇宙空间中，“阿波罗11号”的飞行持续了整整3 天。
7月19日星期六下午1时26分，飞行器的火箭发动机再次点火，把飞 行器送入绕月球的椭圆轨道。宇航员们绕着月球转了4个多小时，下午5时 42分，发动机再次点火，将“阿波罗11号”送入一条精妙的轨道，这条轨 道将以距离月球100多公里的高度掠过。
7月20日下午1时42分，宇航员阿姆斯特朗和奥尔德林进入登月舱， 为即将的登月进行准备。这次飞行的决定性时刻来到了，人们纷纷守在收音 机和电视机旁，等待着这历史性的一刻来临。
下午3时12分，一切准备就绪，登月舱发动机点火，飞行器开始控制向 月面的降落。飞行控制中心的闪光指示灯不停地闪烁，这表明登月舱在不断 地下降，终于，指示灯停止了闪烁，阿姆斯特朗的声音传到了地球：“这里 是月面静海基地，我们已经着陆！”飞行控制中心立刻充满欢乐，而布劳恩 的眼睛也湿润了。
然而这一切并没有结束，两名宇航员开始检查重新安全地升入轨道，和 指挥控制舱对接的一切复杂系统，然后，他们为走出飞行器，进行踏上月球 的准备。
1969年7月20日美国东部夏令时下午10时56分，阿姆斯特朗走出舱 门，走到舷梯的最后一级上，伸出他的脚，在月球上踩了人类第一个脚印， 同时他说了一句不朽的话：
“这一步对一个人来说，是小小的一步；对于整个人类来说，将是巨大 的飞跃！”
20分钟后，两个宇航员已经开始在月面上活动，进行科学实验。登月舱 外的电视摄影机记录下他们的壮举，并把信号发回地球。地球上，成万双眼 睛在注视着他们三人，并且为之欢呼雀跃，因为这次不是科幻小说，不是科 幻电影，而是千真万确的，三位宇航员的英雄行动将永载史册。对于布劳恩 来说，今天所获得的梦想的实现，是与之学识、天才和勤奋密不可分的，正 如这三位功勋宇航员后来合著的一本书的题词中写道：
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