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1963年5月，美国开始了双子星座计划，目的是研究人类登月所必需的技术和试验人类在太空中飞行的耐力 。双子星飞船一共制造了12艘，分别用高27米，重136吨，推力35吨的大力神2型火箭发射 。最初两艘双子星座飞船的飞行，并不载人，目的是对大力神2型火箭和双子星座飞船进行飞行试验 。
1号于1964年4月8日发射入轨，2号于1965年元月发射入轨 。两次无人驾驶飞船的发射和重返大气层的试验，表明火箭性能稳定，飞船能耐住返回地球的考验 。1965年一共发射入轨了5只双子星座太空船，主要是为了逐渐延长飞行时间 。“水星计划”的最长飞行时间是一天半，而双子星座4号就延长到4天，双子星座5号飞行了8天，到7号，延长到了14天，在当时，这是惊人的记录 。
这表明，人类完全可以禁受前往月球的长时间太空飞行 。此外，1965年双子星座载人飞行还试验了宇航员外出到太空漂游及太空船编队飞行 。1965年6月3日发射的4号飞行了4天，绕地球62圈 。飞第二圈时，怀特利用喷枪喷气推力，在舱外太空里作了20分钟的“漫步”，在太空里聊天、说笑和拍照 。太空“漫步”，除了试验宇航员在太空中的工作能力外，还对宇航服的安全性进行试验 。
第一次编队飞行是由6号和7号实现的 。1965年12月4日，以飞行两个星期为目标，将7号射入轨道 。宇航员是鲍曼和拉斐尔 。11天后，即12月15日，又成功地将6号射入轨道 。发射后6小时，6号飞了4圈，距离7号只有30米远了 。随后，6号飞船逐渐接近了7号，最近的接近距离为1米，两艘飞船的宇航员可以通过窗口相互看清对方的面孔 。在以后的5个半小时里，两只飞船保持数米距离，编队飞行，绕地球4圈 。
第二天，6号先返回地面，7号继续完成了飞行14小时的目标，而后返回地球 。1966年，又成功发射了5号双子星座飞船，侧重于试验宇航服和会合时对接技术以及宇航员操纵飞船的本领 。1966年3月16日，先发射了无人飞船“阿金那B”进入轨道，然后又将双子星座8号送入轨道，宇航员是阿姆斯特朗和斯科特 。</p><p>8号一进入轨道，就去追“阿金那B”飞船，飞了4圈后，终于接近了它 。
在宇航员的操纵下，8号的突起的鼻部成功地插入“阿金那B”的对接口里，首次对接获得成功 。可是，对接不久，8号的姿控小火箭的一支错误地点火，急速地喷射气流，使得飞船乱跳乱转起来 。接到地面返航命令后，阿姆斯特朗镇静地设法将飞船与“阿金那B”分开，而后成功地返回地球 。他们在太空里飞了不到一天时间 。1966年6月3日发射9号飞船入轨，宇航员是斯塔福德和塞尔南，他们驾驶飞船用三种不同方法和一个目标会合，没有能进行对接试验，因为目标的对接口没有从保护罩中露出来 。
在返回地球前，6月6日，塞尔南在太空“漫步”了128分钟，以试验宇航服的可靠性和人在太空中的活动能力 。1966年7月18日，约翰·扬和柯林斯乘10号飞船作了三天飞行，他们先与自己的目标靶“阿金那B”会合，又追上8号的目标靶，与之会合 。最后，他们和自己的“阿金那B”实现了对接 。这次飞行中，柯林斯先后两次出舱，共活动了87分钟 。1966年9月12日发射入轨了11号飞船，宇航员是康拉德和戈登，他们飞了近三天时间 。
他们先和一只“阿金那”对接，然后开动了“阿金那”上的主火箭发动机，将对接体推进到更高的轨道 。戈登出舱活动了44分钟，又打开舱盖130分钟 。</p><p>最后一次发射的双子星座飞船12号是1966年11月11日进入轨道的，先进行了会合对接试验，而后奥尔德林出舱活动了149分钟，又两次打开舱盖，半露出身体在太空中进行照相 。这样，奥尔德林露在太空中的时间有5个半小时 。双子星座计划是阿波罗计划的一个分方案，10次载人飞行都完成了各自的飞行目的，考验了人在太空中行走和长时间飞行的耐力，试验改进了宇航服 。同时，也考验了地面设施和宇航工程管理队伍，这些是阿波罗计划的精彩一页 。
双子星座号系列飞船是美国的第二代载人飞船，总共进行了12次飞行试验，其中2次无人飞行和10次载人飞行 。水星号飞船计划始于1961年11月，结束于1966年11月，历时5年 。双子星座计划共耗资12.834亿美元，其中飞船为7.974亿美元，占总费用的62%；运载火箭为4.098亿美元，占总费用的31.93%；支援设施为0.762亿美元（其中用于改造全球通讯设备为5600万美元），占总费用的5.94% 。
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