Одна из основных дискуссий в НАСА была посвящена выбору оптимального метода посадки на Луну. Этот «выбор метода» был особо важен, так как он окончательно определял конструкцию ракеты-носителя и космического корабля. На раннем этапе было неясно, каковы намерения русских и их возможности. Более того, перед создателями проекта стояли сложнейшие, ни с чем не сравнимые конструкторские задачи — руководство НАСА полностью осознавало тот факт, что полет на Луну будет прокладывать путь, и нет никакой гарантии, что он будет успешным.
Одним из вариантов, который позднее будет назван «прямая посадка», был предложен фон Брауном и его хантсвильской командой. Предложенная техника посадки на Луну была простой и непосредственной: ракета, стартовавшая с Земли, выходила на траекторию, которая «вывела» бы прямо к Луне — подобно тому, как охотник целится в стаю гусей — так что два объекта встречаются в одном и том же месте в одно и то же время. Но у этого метода были значительные недостатки. Он бы потребовал разработки огромной ракеты, названной «Нова», которую фон Браун представлял оснащенной 10 двигателями только первой ступени. Такой громадный космический корабль вместе со ступенью, предназначенной для обратного полета на Землю, было бы очень сложно построить, и он был бы весьма дорогостоящим.
Вторым вариантом была встреча на орбите Земли. Этот план требовал сборки корабля на орбите из отдельно запущенных туда компонентов — космического корабля, лунного модуля и модуля с оборудованием. Такой вариант предполагал последовательность запусков, которые потребовали бы меньше энергозатрат, чтобы осуществить готовящуюся лунную миссию. Писатель Уильям Берроуз метко описал этот подход как «хай-тэковский караван мулов», направляющийся на Луну. Противники этого варианта указывали на его высокую стоимость, сложность сборки и присущую ему опасность. Многие инженеры сочли столь сложную затею непрактичной и даже безрассудной.
В конце концов был выбран третий вариант. Известный как «встреча на лунной орбите», он вначале преодолел сильное сопротивление. Этот план горячо защищал инженер-конструктор НАСА Джон Хоуболт в Центре Лэнгли. Для такого сближения требовалось, чтобы командный и служебный модуль «Аполлона» были выведены на «парковочную» орбиту вокруг Луны, пока лунный модуль высадил бы астронавтов на лунную поверхность. Первоначально эта идея была встречена яростным сопротивлением как в Лэнгли, так и в штаб-квартире НАСА. Было высказано опасение, что если астронавты не смогут сблизиться с командным и служебным модулем, когда они покинут Луну, они почти наверняка погибнут на лунной орбите, и лунный модуль станет их склепом. Несмотря на возражения, Хоуболт не захотел отказаться от своей идеи. В ноябре 1961 года, пройдя множество административных уровней, он написал страстное письмо в защиту своего проекта непосредственно первому помощнику руководителя НАСА Роберту Симансу. В нем он характеризовал свою борьбу как «глас вопиющего в пустыне». Настойчивость позволила добиться серьезного рассмотрения его предложений, хотя, чтобы убедить сомневающихся и привлечь их на свою сторону, потребовалось много времени и сил. Хоуболт, который с 1942 года работал еще в предшествующей НАСА организации — Национальном консультативном комитете по аэронавтике, — получил за этот проект престижную медаль НАСА «За исключительные научные достижения».
Что позволило этому варианту в конце концов одержать верх? Прежде всего то, что он требовал меньше ресурсов, чем другие два. Более того, конкурирующие варианты — «прямая посадка» и «встреча на земной орбите» — потребовали бы огромной ракеты — возможно, высотой в шесть этажей — для посадки на Луну. В отличие от этого, для «встречи на лунной орбите» требовался простой «Сатурн-5», намного меньший, чем, например, предложенный для прямой посадки «сверхускоритель» Нова. Кроме того, использование командного орбитального модуля для того, чтобы вернуть астронавтов после того, как они покинут Луну, означало, что конструкция лунного посадочного модуля будет проще и легче. Эти достоинства вытекали из того, что часть спускаемого аппарата по схеме оставалась на Луне, когда выводимый на орбиту модуль взлетал, чтобы доставить экипаж на встречу с командным модулем. В конечном счете фон Браун подписался под вариантом встречи на лунной орбите, поскольку только он давал твердый шанс вовремя осуществить лунную цель Кеннеди. НАСА публично объявило о выборе варианта встречи на лунной орбите 11 июля 1962 года.
В течение 60-х годов НАСА экспоненциально разрасталось. В 1966 году число служащих увеличилось до 36 000, это весьма значительный скачок по сравнению с 1960 годом, когда оно достигало 10 000 человек. В начале пилотируемой лунной программы руководство НАСА решило, что для выполнения большей части работ наиболее эффективно будет опираться на внешних исследователей, университеты и частные предприятия. В результате общее количество людей, занятых в этих трех категориях и работающих по проекту «Аполлон», увеличилось с 36 500 в 1960 году до внушительного числа 376 700 в 1965 году. Проект «Аполлон» требовал федерального финансирования, которое обеспечил Конгресс, чтобы НАСА соответствовало целям программы. Бюджет НАСА стремительно вырос с 500 млн долларов в 1960 году до 5,2 млрд долларов в 1965 году, что составляло 5,3 % от всего федерального бюджета на тот год. Начиная с последующего года и еще десять лет, в связи с постоянно растущими расходами по проекту «Аполлон» и увеличивающимися бюджетными затратами на войну во Вьетнаме, бюджет НАСА сокращался.
Значительная часть расходов «Аполлона» ушла на строительство трех новых полигонов. Один был в Центре пилотируемых космических кораблей в Хьюстоне, позже переименованном в Космический центр имени Линдона Джонсона. Этот Центр отвечал за разработку космического корабля «Аполлон» (помимо своей роли в подготовке астронавтов и управлении полетами). Наземные испытания огромных ракет «Сатурн» для «Аполлона» потребовали сооружения испытательного полигона на Миссисипи (позже переименованного в Космический центр имени Джона Стенниса) на большом рукаве в дельте реки. Наконец, НАСА усовершенствовало громадный космодром на острове Мерритт, примыкающий к стартовым площадкам военно-воздушных сил на мысе Канаверал, включая площадки для запуска ракеты на Луну и монтажный корпус для сборки ее компонентов.
Уэбб и его помощники координировали многочисленные ведомства, выполняющие программы НАСА в Вашингтоне и в полевых условиях. Очень важны были дружеские отношения с Белым домом и Конгрессом, на их поддержание уходило очень много времени и сил. Также приходилось поддерживать отношения с другими федеральными ведомствами и научными сферами, где не всегда соглашались с политикой НАСА. Отдельно от участников программы, располагавшихся в основном в районе Вашингтона, стояли генеральные подрядчики и тысячи их субподрядчиков. Требовалось, чтобы все участники эффективно сотрудничали с НАСА и друг с другом. Самые осязаемые проявления программы «Аполлон» — лунные ракеты и астронавты — были, таким образом, лишь частью сложной схемы.
Уэбб и его старший руководящий персонал старались не выбиваться из графика реализации программы «Аполлон». Осенью 1963 года Джордж Мюллер, вновь назначенный помощник руководителя НАСА по пилотируемым космическим полетам, попросил свой персонал оценить вероятность, что вся программа уложится в десятилетний срок. Изучив различные темы работы НАСА, включая идущий с перебоями и значительно отстающий от графика проект непилотируемого исследования Луны «Рэйнджер», они пришли к заключению, что шансы составляют лишь один к десяти. Мюллер, имея научную степень в области физики и годы личного опыта в области разработки баллистических ракет, понимал, что необходимы новые методы, которые помогут значительно ускорить разработку программы и избежать отставания в ее реализации. Свое решение он объявил в меморандуме в ноябре 1963 года, где требовал сократить всю испытательную программу «Сатурн», отказавшись от постепенно нарастающего испытания в пользу альтернативного «комплексного» подхода. Это означало, что могучая лунная ракета «Сатурн-5» совершит свой первый полет со всеми тремя своими ступенями «вживую», без предварительного испытания каждой ступени в отдельности.
