أبولو 8

أُعلن رسميًا في 20 نوفمبر 1967 عن التشكيلة الأولية لطاقم رحلة أبولو المأهولة الثالثة، والتي ضمت فرانك بورمان قائدًا، ومايكل كولينز طيارًا لوحدة القيادة، وويليام أندرس طيارًا لوحدة الهبوط على سطح القمر. ^{[ 18 ] [ حاشية 3 ]} استُبدل كولينز بجيم لوفيل في يوليو 1968، بعد إصابته بانزلاق غضروفي في فقرات العنق استدعى جراحة. ^{[ 19 ]} تميز هذا الطاقم عن غيره من طواقم ما قبل عصر مكوك الفضاء بأن قائده لم يكن العضو الأكثر خبرة فيه، إذ سبق للوفيل أن طار في الفضاء مرتين، على متن جيميني 7 وجيميني 12. وكانت هذه أيضًا أول حالة يُحلّق فيها قائد مهمة سابقة (لوفيل، جيميني 12) كعضو غير قائد. ^{[ 20 ] [ 21 ]} كما كانت هذه أول مهمة تجمع زملاء من مهمة سابقة (لوفيل وبورمان، جيميني 7).

أُعلن رسميًا عن تعيين نيل أرمسترونغ قائدًا، ولوفيل قائدًا للرحلة، وباز ألدرين قائدًا للرحلة الاحتياطية لرحلة أبولو الثالثة المأهولة، وذلك في نفس وقت الإعلان عن الطاقم الأساسي. ^{[ 18 ]} وعندما أُعيد تعيين لوفيل إلى الطاقم الأساسي، نُقل ألدرين إلى منصب قائد الرحلة، وعُيّن فريد هايس قائدًا احتياطيًا للرحلة الاحتياطية. لاحقًا، قاد أرمسترونغ رحلة أبولو  11، وكان ألدرين قائدًا للرحلة الاحتياطية، وكولينز قائدًا لها. خدم هايس ضمن الطاقم الاحتياطي لرحلة أبولو  11 كقائد للرحلة الاحتياطية، وشارك في رحلة أبولو  13 كقائد للرحلة الاحتياطية أيضًا. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

خلال مشروعي ميركوري وجيميني، كان لكل مهمة طاقم أساسي وطاقم احتياطي. أما في مهمة أبولو، فقد أُضيف طاقم ثالث من رواد الفضاء، يُعرف بطاقم الدعم. تولى طاقم الدعم مسؤولية الحفاظ على خطة الرحلة وقوائم المراجعة وقواعد المهمة، والتأكد من إبلاغ الطاقمين الأساسي والاحتياطي بأي تغييرات. كما قام طاقم الدعم بتطوير إجراءات في أجهزة المحاكاة، لا سيما تلك المتعلقة بحالات الطوارئ، لتمكين الطاقمين الأساسي والاحتياطي من التدرب عليها وإتقانها خلال تدريبهم على أجهزة المحاكاة. ^{[ 23 ]} في مهمة أبولو  8، تألف طاقم الدعم من كين ماتينجلي ، وفانس براند ، وجيرالد كار . ^{[ 21 ] [ 24 ]}

كان مسؤول الاتصال بالكبسولة ( CAPCOM) رائد فضاء في مركز التحكم بالمهمة في هيوستن، تكساس ، وهو الشخص الوحيد الذي كان يتواصل مباشرةً مع طاقم الرحلة. ^{[ 25 ]} بالنسبة لرحلة أبولو  8، كان مسؤولو الاتصال بالكبسولة هم: مايكل كولينز، وجيرالد كار، وكين ماتينجلي، ونيل أرمسترونج، وباز ألدرين، وفانس براند، وفريد ​​هايز. ^{[ 21 ] [ 24 ]}

تناوبت فرق التحكم بالمهمة على ثلاث نوبات، يقود كل منها مدير رحلة.  وكان مديرو رحلة أبولو 8 هم: كليفورد إي. تشارلزورث (الفريق الأخضر)، وجلين لوني (الفريق الأسود)، وميلتون ويندلير (الفريق الأحمر الداكن). ^{[ 21 ] [ 26 ] [ 27 ]}

يشير الشكل المثلث للشعار إلى شكل وحدة القيادة في مهمة أبولو. يظهر الشعار الرقم  8 باللون الأحمر وهو يدور حول الأرض والقمر، ليعكس رقم المهمة وطبيعتها المدارية حول القمر. أسفل الرقم  8، كُتبت أسماء رواد الفضاء الثلاثة. صمّم جيم لوفيل الشعار في البداية، ويُقال إنه رسمه أثناء جلوسه في المقعد الخلفي لطائرة من طراز T-38 في رحلة من كاليفورنيا إلى هيوستن، بعد فترة وجيزة من علمه  بإعادة تسمية مهمة أبولو 8 لتصبح مهمة مدارية حول القمر. ^{[ 28 ]}

أراد الطاقم تسمية مركبتهم الفضائية، لكن وكالة ناسا لم تسمح بذلك. وكان من المرجح أن يختار الطاقم اسم "كولومبياد " ^{[ 28 ]،} وهو اسم المدفع العملاق الذي يُطلق مركبة فضائية في رواية جول فيرن " من الأرض إلى القمر"  الصادرة عام 1865. وقد سُميت وحدة القيادة في أبولو 11 باسم "كولومبيا" جزئيًا لهذا السبب. ^{[ 29 ]}

في 20 سبتمبر 1967، اعتمدت وكالة ناسا خطة من سبع مراحل لمهام أبولو، وكانت المرحلة الأخيرة هي الهبوط على سطح القمر. كانت مهمتا أبولو  4 وأبولو 6 من النوع "أ"، وهما اختباران لمركبة الإطلاق ساتورن  5  باستخدام نموذج إنتاجي غير مأهول من طراز Block I لوحدة القيادة والخدمة (CSM) في مدار أرضي. أما مهمة أبولو  5 فكانت من النوع "ب"، وهي اختبار لوحدة الهبوط القمرية (LM) في مدار أرضي.  وكانت مهمة أبولو 7، المقرر إطلاقها في أكتوبر 1968، من النوع "ج"، وهي رحلة مأهولة إلى مدار أرضي لوحدة القيادة والخدمة. واعتمدت المهمات اللاحقة على جاهزية وحدة الهبوط القمرية. وقد تقرر في وقت مبكر من مايو 1967 أن تكون هناك أربع مهمات إضافية على الأقل. خُطط لرحلة أبولو  8 لتكون المهمة "د"، وهي اختبار للمركبة القمرية في مدار أرضي منخفض في ديسمبر 1968 بقيادة جيمس ماكديفيت ، وديفيد سكوت ، وراسل شويكارت ، بينما كان من المقرر أن يقوم طاقم بورمان بالمهمة "هـ"، وهي اختبار أكثر دقة للمركبة القمرية في مدار أرضي متوسط ​​بيضاوي الشكل كرحلة أبولو  9، في أوائل عام 1969. أما المهمة "و" فكانت لاختبار وحدة القيادة والخدمة والمركبة القمرية في مدار قمري، وكانت المهمة "ز" هي المهمة الختامية، وهي الهبوط على سطح القمر. ^{[ 30 ]}

تأخر إنتاج المركبة القمرية (LM) عن الجدول الزمني المحدد، وعندما  وصلت المركبة القمرية LM-3 التابعة لمهمة أبولو 8 إلى مركز كينيدي للفضاء (KSC) في يونيو 1968، تم اكتشاف أكثر من مئة عيب جوهري، مما دفع بوب جيلروث ، مدير مركز المركبات الفضائية المأهولة (MSC)، وآخرين إلى استنتاج أنه لا توجد أي فرصة لأن تكون المركبة القمرية LM-3 جاهزة للطيران في عام 1968. ^{[ 31 ]} في الواقع، كان من المحتمل أن يتأخر التسليم إلى فبراير أو مارس 1969. وكان اتباع الخطة الأصلية المكونة من سبع خطوات سيعني تأخير المهمة "D" والمهام اللاحقة، وتعريض هدف البرنامج المتمثل في الهبوط على سطح القمر قبل نهاية عام 1969 للخطر. ^{[ 32 ]} اقترح جورج لو ، مدير مكتب برنامج مركبة أبولو الفضائية، حلاً في أغسطس 1968 للحفاظ على سير البرنامج على المسار الصحيح على الرغم من تأخير المركبة القمرية. بما أن وحدة القيادة والخدمة التالية (المُسماة "CSM-103") ستكون جاهزة قبل ثلاثة أشهر من إطلاق المركبة القمرية LM-3، فقد أمكن إطلاق مهمة خاصة بوحدة القيادة والخدمة فقط في ديسمبر 1968. وبدلاً من تكرار رحلة المهمة "C" لأبولو  7، أمكن إرسال هذه الوحدة إلى القمر، مع إمكانية دخول مدار قمري والعودة إلى الأرض. كما أتاحت المهمة الجديدة لوكالة ناسا اختبار إجراءات الهبوط على سطح القمر التي كان من المقرر تأجيلها إلى أبولو  10 ، المهمة "F" المُجدولة. هذا يعني أيضاً الاستغناء عن مهمة المدار الأرضي المتوسط ​​"E". وكانت النتيجة النهائية هي تأجيل المهمة "D" فقط، وبقاء خطة الهبوط على سطح القمر في منتصف عام 1969 ضمن الجدول الزمني المحدد. ^{[ 33 ]}

في التاسع من أغسطس عام ١٩٦٨، ناقش لو الفكرة مع جيلروث، ومدير الرحلة كريس كرافت ، ومدير عمليات طاقم الرحلة دونالد سلايتون . ثم توجهوا جواً إلى مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC) في هانتسفيل، ألاباما ، حيث التقوا بمدير مركز كينيدي للفضاء كورت ديبوس ، ومدير برنامج أبولو صموئيل سي. فيليبس ، وروكو بيترون ، وفيرنر فون براون . وقدّم جيري ويتنستين، نائب رئيس قسم ميكانيكا الطيران، مسارات المهمة الجديدة. ^{[ ٣٤ ]} اعتبر كرافت الاقتراح قابلاً للتنفيذ من وجهة نظر التحكم في الطيران؛ واتفق ديبوس وبيترون على إمكانية تجهيز صاروخ ساتورن ٥ التالي، AS-٥٠٣، بحلول الأول من ديسمبر؛ وكان فون براون واثقاً من حل مشكلات التذبذب التي عانت منها أبولو ٦.  وافق جميع كبار المديرين تقريبًا في وكالة ناسا على هذه المهمة الجديدة، مشيرين إلى ثقتهم في كلٍ من المعدات والكوادر، فضلًا عن إمكانية أن تُسهم رحلة حول القمر في رفع الروح المعنوية بشكل كبير. الشخص الوحيد الذي احتاج إلى بعض الإقناع كان جيمس إي. ويب ، مدير وكالة ناسا. وبدعم كامل من وكالته، أذن ويب بالمهمة.  وتم تغيير تصنيف أبولو 8 رسميًا من مهمة "D" إلى مهمة "C-Prime" للدوران حول القمر. ^{[ 35 ]}

مع تغيير مهمة أبولو 8، سأل سلايتون ماكديفيت إن كان لا يزال يرغب في قيادتها. رفض ماكديفيت العرض؛ فقد أمضى طاقمه وقتًا طويلًا في التحضير لاختبار المركبة القمرية، وكان هذا ما يرغب في القيام به. عندها قرر سلايتون تبديل الطاقمين الأساسي والاحتياطي لمهمتي D  وE.  هذا التبديل استلزم أيضًا تبديل المركبة الفضائية، ما استلزم استخدام طاقم بورمان للوحدة CSM-103، بينما سيستخدم طاقم ماكديفيت الوحدة CSM-104، نظرًا لعدم إمكانية تجهيز الوحدة CM-104 بحلول ديسمبر. لم يكن ديفيد سكوت راضيًا عن التخلي عن الوحدة CM-103، التي أشرف عن كثب على اختبارها، لصالح الوحدة CM-104، على الرغم من تطابقهما تقريبًا، ولم يكن أندرس متحمسًا لكونه قائدًا لوحدة الهبوط القمرية في رحلة بدون مركبة قمرية. ^{[ 36 ] [ 37 ]}  بدلاً من ذلك، ستحمل أبولو 8 نموذج اختبار LM، وهو نموذج قياسي يحاكي الوزن والتوازن الصحيحين لـ LM-3. ^{[ 35 ]}

زادت مهمة زوند 5 السوفيتية ، التي حملت بعض الكائنات الحية، بما في ذلك السلاحف الروسية ، في رحلة حول القمر وأعادتها إلى الأرض في 21 سبتمبر، من الضغط على برنامج أبولو لتحقيق هدفه بالهبوط على سطح القمر عام 1969. ^{[ 38 ]} وسادت تكهنات داخل وكالة ناسا وفي الصحافة حول احتمال استعدادها لإطلاق رواد فضاء في مهمة مماثلة حول القمر قبل نهاية عام 1968. ^{[ 39 ]} ومما زاد هذه المخاوف، رصدت أقمار الاستطلاع الأمريكية نموذجًا أوليًا للمركبة N1 يُنقل إلى منصة الإطلاق في بايكونور في 25 نوفمبر 1967. ^{[ 40 ]} 

استقبل طاقم أبولو 8، المقيم آنذاك في مساكن الطاقم بمركز كينيدي للفضاء، زيارة من تشارلز ليندبيرغ وزوجته آن مورو ليندبيرغ في الليلة التي سبقت الإطلاق. ^{[ 41 ]} وتحدثا عن كيف استخدم ليندبيرغ، قبل رحلته عام 1927 ، خيطًا لقياس المسافة بين مدينة نيويورك وباريس على مجسم للكرة الأرضية، ومن ثمّ حسب كمية الوقود اللازمة للرحلة. وكانت الكمية التي حملها تُعادل عُشر الكمية التي يستهلكها محرك ساتورن 5 في الثانية الواحدة. وفي اليوم التالي، شاهد الزوجان ليندبيرغ إطلاق أبولو  8 من كثيب رملي قريب. ^{[ 42 ]}

كان صاروخ ساتورن 5 المستخدم في مهمة أبولو  8 يُعرف باسم AS-503، أو النموذج "الثالث" من  صاروخ ساتورن 5 (5) المُخصص لبرنامج أبولو-ساتورن (AS). عند تركيبه في مبنى تجميع المركبات في 20 ديسمبر 1967، كان يُعتقد أن الصاروخ سيُستخدم في رحلة تجريبية غير مأهولة في مدار أرضي حاملاً وحدة قيادة وخدمة نموذجية. وقد عانت مهمة أبولو 6  من عدة مشاكل رئيسية خلال رحلتها في أبريل 1968، بما في ذلك تذبذب شديد في المرحلة الأولى، وعطلين في محرك المرحلة الثانية، وفشل المرحلة الثالثة في إعادة الاشتعال في المدار. وبدون ضمانات بتصحيح هذه المشاكل، لم يتمكن مسؤولو ناسا من تبرير المخاطرة بمهمة مأهولة حتى تثبت رحلات تجريبية إضافية غير مأهولة جاهزية صاروخ ساتورن 5. ^{[ 43 ]}

باشرت فرق من مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC) العمل على حل المشكلات. وكان من أبرزها تذبذب البوجو، الذي لا يُعيق أداء المحرك فحسب، بل قد يُعرّض الطاقم لقوى تسارع كبيرة. وخلصت فرقة عمل من المقاولين وممثلي وكالة ناسا وباحثي مركز مارشال لرحلات الفضاء إلى أن المحركات تهتز بتردد مشابه لتردد اهتزاز المركبة الفضائية نفسها، مما يُسبب رنينًا يُحدث تذبذبات في الصاروخ. وتم تركيب نظام يستخدم غاز الهيليوم لامتصاص بعض هذه الاهتزازات. ^{[ 43 ]}

كان تعطل ثلاثة محركات أثناء الرحلة ذا أهمية مماثلة. سرعان ما اكتشف الباحثون أن تسربًا في خط وقود الهيدروجين أدى إلى تمزقه عند تعرضه للفراغ، مما تسبب في انخفاض ضغط الوقود في المحرك الثاني. وعندما حاول نظام الإغلاق التلقائي إغلاق صمام الهيدروجين السائل وإيقاف المحرك الثاني، أغلق عن طريق الخطأ الأكسجين السائل في المحرك الثالث بسبب خلل في التوصيلات الكهربائية. ونتيجة لذلك، تعطل المحرك الثالث في غضون ثانية واحدة من إيقاف المحرك الثاني. وكشف مزيد من التحقيق عن المشكلة نفسها في محرك المرحلة الثالثة، وهي وجود خلل في خط الإشعال. قام الفريق بتعديل خطوط الإشعال وقنوات الوقود، على أمل تجنب مشاكل مماثلة في عمليات الإطلاق المستقبلية. ^{[ 43 ]}

اختبرت الفرق حلولها في أغسطس 1968 في مركز مارشال لرحلات الفضاء (MSFC). زُوِّدت المرحلة الأولى من صاروخ ساتورن بأجهزة امتصاص الصدمات لإثبات حل الفريق لمشكلة التذبذب، بينما جرى تعديل المرحلة الثانية من صاروخ ساتورن بخطوط وقود مُعدَّلة لإثبات مقاومتها للتسربات والتمزقات في ظروف الفراغ. وبمجرد اقتناع مسؤولي ناسا بحل المشكلات، وافقوا على مهمة مأهولة باستخدام الصاروخ AS-503. ^{[ 43 ]}

وُضِعَت مركبة أبولو 8 الفضائية على قمة الصاروخ في 21 سبتمبر، وانطلق الصاروخ ببطء لمسافة 4.8 كيلومتر (3 أميال) إلى منصة الإطلاق على متن إحدى ناقلتي ناسا الزاحفتين الضخمتين في 9 أكتوبر. ^{[ 44 ]} استمرت الاختبارات طوال شهر ديسمبر حتى اليوم السابق للإطلاق، بما في ذلك اختبارات جاهزية متنوعة من 5 إلى 11 ديسمبر. أُجريت الاختبارات النهائية للتعديلات لمعالجة مشاكل التذبذب، وخطوط الوقود الممزقة، وخطوط الإشعال المعيبة في 18 ديسمبر، أي قبل ثلاثة أيام من موعد الإطلاق المقرر. ^{[ 43 ]}   

باعتبارها أول مركبة فضائية مأهولة تدور حول أكثر من جرم سماوي،  تميزت أبولو 8 بمسارين مداريين مختلفين، يفصل بينهما مناورة حقن عابرة للقمر. بدأت مهمات أبولو القمرية بمدار دائري افتراضي حول الأرض على ارتفاع 185.2 كم (100 ميل بحري) . أُطلقت أبولو 8 إلى مدار أولي بنقطة أوج تبلغ 185.18 كم (99.99 ميل بحري) ونقطة حضيض تبلغ 184.40 كم (99.57 ميل بحري) ، بميل قدره 32.51 درجة عن خط الاستواء ، وفترة مدارية تبلغ 88.19 دقيقة. أدى تصريف الوقود إلى زيادة نقطة الأوج بمقدار 11.9 كم (6.4 ميل بحري) خلال ساعتين و44 دقيقة و30 ثانية قضتها في مدار الانتظار. ^{[ 45 ]}      

تبع ذلك عملية حقن عابرة للقمر (TLI) للمرحلة الثالثة S-IVB لمدة 318 ثانية، مما أدى إلى تسريع وحدة القيادة والخدمة التي تزن 28,870 كجم (63,650 رطلاً) ووحدة اختبار المركبة القمرية التي تزن 9,000 كجم (19,900 رطلاً) من سرعة مدارية تبلغ 7,793 م/ث (25,567 قدمًا في الثانية ) إلى سرعة الحقن البالغة 10,822 م/ث (35,505 قدمًا /ث) ^{[ 46 ] [ 5 ]} ، مسجلةً بذلك رقمًا قياسيًا لأعلى سرعة، بالنسبة للأرض، وصل إليها البشر على الإطلاق. ^{[ 47 ]} كانت هذه السرعة أقل بقليل من سرعة الإفلات من جاذبية الأرض البالغة 11,200 م/ث (36,747 قدمًا في الثانية ) ، لكنها وضعت أبولو 8 في مدار بيضاوي ممدود حول الأرض، قريبًا بما يكفي من القمر ليقع تحت تأثير جاذبيته. ^{[ 48 ]}         

خُطط للمدار القمري القياسي لبعثات أبولو كمدار دائري اسمي يبلغ ارتفاعه 60 ميلًا بحريًا (110 كم) فوق سطح القمر. كان المدار القمري الأولي بيضاويًا بنقطة حضيض تبلغ 60.0 ميلًا بحريًا (111.1 كم) ونقطة أوج تبلغ 168.5 ميلًا بحريًا (312.1 كم) ، بميل قدره 12 درجة من خط استواء القمر. ثم جرى تعديله ليصبح دائريًا بأبعاد 60.7 × 59.7 ميلًا بحريًا (112.4 × 110.6 كم) ، بفترة مدارية تبلغ 128.7 دقيقة. ^{[ 46 ]} وُجد أن تأثير تجمعات الكتلة القمرية ("الكتل القمرية") على المدار أكبر مما كان متوقعًا في البداية. خلال عشر دورات حول القمر استغرقت عشرين ساعة، تغيرت المسافة المدارية إلى 63.6 × 58.6 ميل بحري (117.8 × 108.5 كم) . ^{[ 49 ]}     

حققت أبولو 8 أقصى مسافة من الأرض بلغت 203,752 ميلًا بحريًا (234,474 ميلًا أرضيًا؛ 377,349 كيلومترًا) . ^{[ 49 ]}

أُطلقت أبولو 8 في تمام الساعة 12:51:00 بالتوقيت العالمي المنسق (7:51 صباحًا بتوقيت شرق الولايات المتحدة ) في 21 ديسمبر 1968، مستخدمةً المراحل الثلاث لصاروخ ساتورن 5 للوصول إلى مدار حول الأرض. ^{[ 49 ]} هبطت المرحلة الأولى S-IC في المحيط الأطلسي عند خط عرض 30°12′ شمالًا وخط طول 74°7′ غربًا ( 30.200° شمالًا 74.117° غربًا / 30.200؛ -74.117 ) ( موقع اصطدام أبولو 8 S-IC ) ، وهبطت المرحلة الثانية S-II عند خط عرض 31°50′ شمالًا وخط طول 37°17′ غربًا ( 31.833° شمالًا 37.283° غربًا / 31.833؛ -37.283 ) ( موقع اصطدام أبولو 8 S-II ) . ^{[ 50 ]} قامت المرحلة الثالثة S -IVB بدفع المركبة إلى مدار الأرض وبقيت متصلة لإجراء عملية الاحتراق TLI التي من شأنها أن تضع المركبة الفضائية على مسار نحو القمر. ^{[ 51 ]}   

بمجرد وصول المركبة إلى مدار الأرض، أمضى كل من الطاقم ومراقبو الرحلة في هيوستن الساعتين و38 دقيقة التالية  في التحقق من سلامة المركبة الفضائية وجاهزيتها لعملية الاحتراق اللاحق للضوء (TLI). ^{[ 52 ]} كان التشغيل السليم للمرحلة الثالثة S-IVB من الصاروخ بالغ الأهمية، وفي الاختبار الأخير غير المأهول، فشلت في إعادة الاشتعال لهذه العملية. ^{[ 53 ]} كان كولينز أول مسؤول اتصال (CAPCOM) مناوبًا، وبعد  ساعتين و27 دقيقة و22 ثانية من الإطلاق، أرسل رسالة لاسلكية: "أبولو  8. أنتم جاهزون لعملية الاحتراق اللاحق للضوء." ^{[ 52 ]} كانت هذه الرسالة تعني أن مركز التحكم بالمهمة قد منح الإذن الرسمي لأبولو  8 بالذهاب إلى القمر. اشتعل محرك S-IVB في الوقت المحدد وأدى عملية الاحتراق اللاحق للضوء على أكمل وجه. ^{[ 52 ]} خلال الدقائق الخمس التالية، زادت سرعة المركبة الفضائية من 7600 إلى 10800 متر في الثانية (من 25000 إلى 35000 قدم/ثانية) . ^{[ 52 ]} 

بعد أن وضعت وحدة S-IVB المهمة على مسارها نحو القمر، انفصلت عنها وحدة القيادة والخدمة (CSM)، وهي المركبة الفضائية المتبقية من أبولو  8. ثم قام الطاقم بتدوير المركبة لالتقاط صور للمرحلة المستهلكة، ثم تدربوا على الطيران بتشكيل معها. وبينما كان الطاقم يُدير المركبة، شاهدوا الأرض لأول مرة وهم يبتعدون عنها، وكانت هذه المرة الأولى التي يرى فيها البشر الأرض بأكملها دفعة واحدة. شعر بورمان بالقلق من أن وحدة S-IVB كانت قريبة جدًا من وحدة القيادة والخدمة، واقترح على مركز التحكم بالمهمة أن يقوم الطاقم بمناورة فصل. اقترح مركز التحكم في البداية توجيه المركبة نحو الأرض واستخدام محركات نظام التحكم في رد الفعل (RCS) الصغيرة الموجودة على وحدة الخدمة (SM) لزيادة سرعتها بمقدار 0.34 متر/ثانية (1.1 قدم/ثانية) للابتعاد عن الأرض، لكن بورمان لم يرغب في فقدان رؤية وحدة S-IVB. بعد المناقشة، قرر الطاقم ومركز التحكم بالمهمة زيادة السرعة باتجاه الأرض، ولكن بسرعة 2.3 متر /ثانية . تسبب الوقت اللازم للتحضير والتنفيذ الإضافي في تأخير الطاقم ساعةً كاملةً عن مهامهم على متن المركبة. ^{[ 51 ] [ 54 ]}    

بعد خمس ساعات من الإطلاق، أرسل مركز التحكم بالمهمة أمرًا إلى المركبة S-IVB لتفريغ ما تبقى من وقودها، مما غيّر مسارها. لم تُشكّل المركبة S-IVB، مع وجود الجسم التجريبي المُثبّت عليها، أي خطر إضافي على أبولو  8، حيث تجاوزت مدار القمر ودخلت مدارًا شمسيًا بأبعاد 0.99 × 0.92 وحدة فلكية (148 × 138 جيجا متر ) بميل 23.47 درجة عن مستوى خط استواء الأرض، وفترة مدارية تبلغ 340.80 يومًا. ^{[ 51 ]} أصبحت المركبة جسمًا مهجورًا ، وستستمر في الدوران حول الشمس لسنوات عديدة، ما لم يتم استعادتها. ^{[ 55 ]} 

كان طاقم أبولو 8 أول البشر الذين عبروا أحزمة فان ألين الإشعاعية ، التي تمتد لمسافة تصل إلى 24000 كيلومتر (15000 ميل) من الأرض. توقع العلماء أن المرور السريع عبر هذه الأحزمة بسرعة المركبة الفضائية العالية لن يُسبب جرعة إشعاعية تتجاوز جرعة صورة الأشعة السينية للصدر ، أو 1 ملي غراي (mGy؛ يتلقى الإنسان العادي جرعة تتراوح بين 2 و3 ملي غراي من الإشعاع الطبيعي خلال عام ). لتسجيل الجرعات الإشعاعية الفعلية، ارتدى كل فرد من أفراد الطاقم مقياس جرعة إشعاعية شخصيًا ينقل البيانات إلى الأرض، بالإضافة إلى ثلاثة مقاييس جرعة إشعاعية سلبية تُظهر الإشعاع التراكمي الذي تعرض له الطاقم. بنهاية المهمة، تعرض أفراد الطاقم لمتوسط ​​جرعة إشعاعية قدرها 1.6 ملي غراي. ^{[ 56 ]}    

كانت مهمة لوفيل الرئيسية كطيار وحدة القيادة هي الملاحة . مع أن مركز التحكم بالمهمة كان يُجري عادةً جميع حسابات الملاحة، إلا أنه كان من الضروري وجود فرد من الطاقم مُلِمٍّ بالملاحة لكي يتمكن الطاقم من العودة إلى الأرض في حال انقطاع الاتصال بمركز التحكم. اعتمد لوفيل في الملاحة على رصد النجوم باستخدام سدس مُدمج في المركبة الفضائية، لقياس الزاوية بين النجم وأفق الأرض (أو القمر) . وقد صعّبت سحابة كبيرة من الحطام حول المركبة الفضائية هذه المهمة، مما جعل تمييز النجوم صعبًا. ^{[ 57 ]}

بعد مرور سبع ساعات على بدء المهمة، تأخر الطاقم حوالي  ساعة و40 دقيقة عن خطة الرحلة بسبب صعوبات الابتعاد عن المركبة الفضائية S-IVB ورصد لوفيل للنجوم المحجوبة. لجأ الطاقم إلى وضع المركبة الفضائية في نظام التحكم الحراري السلبي (PTC)، المعروف أيضاً باسم "الدوران الدائري"، حيث تدور المركبة حول محورها الطولي مرة واحدة تقريباً كل ساعة لضمان توزيع متساوٍ للحرارة على سطحها. في ضوء الشمس المباشر، قد ترتفع درجة حرارة أجزاء من سطح المركبة الخارجي إلى أكثر من 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت) ، بينما تنخفض درجة حرارة الأجزاء المظللة إلى -100 درجة مئوية (-148 درجة فهرنهايت) . قد تتسبب هذه الدرجات في تشقق الدرع الحراري وانفجار أنابيب الوقود. ولأن الحصول على دوران مثالي كان مستحيلاً، كانت المركبة ترسم مخروطاً أثناء دورانها. وكان على الطاقم إجراء تعديلات طفيفة كل نصف ساعة مع ازدياد حجم المخروط. ^{[ 58 ]}    

حدث أول تصحيح للمسار بعد مرور إحدى عشرة ساعة من الرحلة. كان الطاقم مستيقظًا لأكثر من ست عشرة ساعة. قبل الإطلاق، قررت ناسا أن يكون أحد أفراد الطاقم على الأقل مستيقظًا طوال الوقت للتعامل مع أي مشاكل قد تطرأ. بدأ بورمان أول نوبة نوم، لكنه وجد صعوبة في النوم بسبب التشويش اللاسلكي المستمر والضوضاء الميكانيكية. أظهرت الاختبارات الأرضية أن محرك نظام الدفع الخدمي (SPS) لديه احتمال ضئيل للانفجار عند تشغيله لفترات طويلة ما لم يتم "تغطية" غرفة الاحتراق أولًا عن طريق تشغيل المحرك لفترة قصيرة. استغرقت عملية الاحتراق التصحيحية الأولى 2.4 ثانية فقط، وأضافت حوالي 6.2 متر /ثانية (20.4 قدم /ثانية) من السرعة في اتجاه الحركة. ^{[ 51 ]} كان هذا التغيير أقل من السرعة المخطط لها البالغة 7.6 متر/ثانية (24.8 قدم/ثانية) ، بسبب فقاعة من الهيليوم في أنابيب المؤكسد ، مما تسبب في انخفاض غير متوقع في ضغط الوقود. اضطر الطاقم إلى استخدام محركات الدفع الصغيرة لنظام التحكم في رد الفعل (RCS) لتعويض النقص. وتم إلغاء عمليتي تصحيح مسار لاحقتين كانتا مخططتين في منتصف الرحلة، وذلك لأن مسار أبولو 8 كان مثالياً. ^{[ 58 ]}     

بعد حوالي ساعة من بدء مناوبته، حصل بورمان على إذن من مركز التحكم الأرضي لتناول حبة منومة من نوع سيكانول . لم يكن للحبة تأثير يُذكر. غلبه النعاس في النهاية، ثم استيقظ وهو يشعر بالمرض. تقيأ مرتين وأصيب بنوبة إسهال، مما أدى إلى امتلاء المركبة الفضائية بقطرات صغيرة من القيء والبراز، والتي قام الطاقم بتنظيفها قدر استطاعتهم. في البداية، لم يرغب بورمان في أن يعلم الجميع بمشاكله الصحية، لكن لوفيل وأندرس أرادا إبلاغ مركز التحكم بالمهمة. قرر الطاقم استخدام جهاز تخزين البيانات (DSE)، الذي يمكنه تسجيل الصوت وبيانات القياس عن بُعد وإرسالها إلى مركز التحكم بالمهمة بسرعة عالية. بعد تسجيل وصف لمرض بورمان، طلبوا من مركز التحكم بالمهمة مراجعة التسجيل، موضحين أنهم "يرغبون في تقييم التعليقات الصوتية". ^{[ 59 ]}

عقد طاقم أبولو 8 والطاقم الطبي لمركز التحكم بالمهمة اجتماعًا في غرفة تحكم غير مشغولة بالطابق الثاني (كان هناك غرفتا تحكم متطابقتان في هيوستن، في الطابقين الثاني والثالث، ولم تُستخدم إلا واحدة منهما خلال المهمة). وخلص المشاركون في الاجتماع إلى أنه لا داعي للقلق، وأن مرض بورمان كان إما نزلة برد عابرة ، كما ظن بورمان، أو رد فعل لحبوب النوم. ^{[ 60 ]} ويعتقد الباحثون الآن أنه كان يعاني من متلازمة التكيف الفضائي ، التي تصيب حوالي ثلث رواد الفضاء خلال يومهم الأول في الفضاء، حيث يتكيف جهازهم الدهليزي مع انعدام الوزن . ^{[ 61 ]} لم تحدث متلازمة التكيف الفضائي على متن مركبات فضائية سابقة ( ميركوري وجيميني )، لأن رواد الفضاء لم يتمكنوا من التحرك بحرية في مقصورات تلك المركبات الصغيرة. أتاحت المساحة المتزايدة في مقصورة القيادة في أبولو لرواد الفضاء حرية أكبر في الحركة، مما ساهم في ظهور أعراض دوار الفضاء لدى بورمان، ولاحقًا لدى رائد الفضاء راستي شويكارت خلال أبولو 9. ^{[ 62 ]} 

كانت مرحلة التحليق جزءًا هادئًا نسبيًا من الرحلة، باستثناء قيام الطاقم بالتأكد من سلامة المركبة الفضائية وسيرها على المسار الصحيح. خلال هذه الفترة، حددت وكالة ناسا موعدًا لبث تلفزيوني بعد 31 ساعة من الإطلاق.  استخدم طاقم أبولو 8 كاميرا وزنها 2 كيلوغرام (4.4 رطل) تبث بالأبيض والأسود فقط، باستخدام أنبوب فيديوكون . احتوت الكاميرا على عدستين ، عدسة واسعة الزاوية جدًا (160 درجة) ، وعدسة مقربة (9 درجات) . ^{[ 63 ] [ 64 ]} 

خلال هذا البث الأول، قدّم الطاقم جولة تعريفية بالمركبة الفضائية وحاولوا إظهار كيف تبدو الأرض من الفضاء. إلا أن صعوبة توجيه العدسة ذات الزاوية الضيقة دون استخدام شاشة لعرض ما يتم تصويره حالت دون إمكانية عرض الأرض. إضافةً إلى ذلك، وبدون استخدام مرشحات مناسبة ، أصبحت صورة الأرض مشوشة بسبب أي مصدر ضوء ساطع. في النهاية، لم يتمكن الطاقم من عرض سوى بقعة مضيئة للمشاهدين على الأرض. ^{[ 63 ]} بعد بث دام 17 دقيقة، أدى دوران المركبة الفضائية إلى إبعاد الهوائي عالي الكسب عن مجال رؤية محطات الاستقبال على الأرض، وانتهى البث بتهنئة لوفيل لوالدته بعيد ميلادها. ^{[ 64 ]}

في ذلك الوقت، كان الطاقم قد تخلى تمامًا عن نظام المناوبات المبرمجة للنوم. خلد لوفيل إلى النوم بعد مرور 32 ساعة ونصف من الرحلة  ، أي قبل ثلاث ساعات ونصف من الموعد المقرر. وبعد فترة وجيزة، خلد أندرس أيضًا إلى النوم بعد تناوله حبة منومة. [ ^{64 ] لم} يتمكن الطاقم من رؤية القمر خلال معظم الرحلة الخارجية. وقد حال عاملان دون رؤيته تقريبًا من داخل المركبة الفضائية: الأول هو تكثف البخار على ثلاث من النوافذ الخمس نتيجة انبعاث الزيوت من مادة السيليكون المانعة للتسرب ، والثاني هو الوضعية المطلوبة للتحكم الحراري السلبي. ولم يتمكن الطاقم من رؤية القمر إلا بعد أن تجاوزوا خلفه. ^{[ 65 ]}

أجرت أبولو 8 بثًا تلفزيونيًا ثانيًا بعد 55 ساعة من انطلاقها. هذه المرة، قام الطاقم بتركيب مرشحات مخصصة للكاميرات الثابتة ليتمكنوا من التقاط صور للأرض عبر عدسة التقريب. ورغم صعوبة التوجيه، نظرًا لضرورة تحريك المركبة الفضائية بأكملها، تمكن الطاقم من بث أولى الصور التلفزيونية للأرض إلى الأرض. أمضى الطاقم البث في وصف الأرض، وما هو مرئي منها، والألوان التي رأوها. استمر البث 23 دقيقة. ^{[ 63 ]}

بعد حوالي 55 ساعة و40 دقيقة من انطلاق الرحلة، وقبل 13 ساعة من دخول مدار القمر،  أصبح طاقم أبولو 8 أول البشر الذين يدخلون مجال جاذبية جرم سماوي آخر. بعبارة أخرى، أصبح تأثير جاذبية القمر على أبولو  8 أقوى من تأثير جاذبية الأرض. في ذلك الوقت،  كانت أبولو 8 على بُعد 62,377 كيلومترًا (38,759 ميلًا) من القمر، وبسرعة 1,220 مترًا في الثانية (3,990 قدمًا في الثانية) بالنسبة للقمر. لم يكن لهذا الحدث التاريخي أهمية كبيرة للطاقم، إذ كانوا لا يزالون يحسبون مسارهم بالنسبة لمنصة الإطلاق في مركز كينيدي للفضاء. واستمروا في ذلك حتى أجروا آخر تصحيح للمسار في منتصف الرحلة، وانتقلوا إلى إطار مرجعي يعتمد على الوضعية المثالية لعملية احتراق المحرك الثانية التي سيجرونها في مدار القمر. ^{[ 63 ]}   

كان آخر حدث رئيسي قبل دخول المركبة المدار القمري (LOI) هو تصحيح المسار الثاني في منتصف الرحلة. كان هذا التصحيح عكس اتجاه الحركة، مما أدى إلى إبطاء المركبة الفضائية بمقدار 0.61 متر /ثانية، وبالتالي تقليل أقرب مسافة ستمر بها المركبة بالقرب من القمر. بعد 61 ساعة بالضبط من الإطلاق، وعلى بُعد حوالي 38,900 كيلومتر من القمر، قام الطاقم بتشغيل نظام التحكم في رد الفعل (RCS) لمدة 11 ثانية. وبذلك، سيمرون على بُعد 115.4 كيلومتر من سطح القمر . ^{[ 46 ]}    

بعد مرور 64 ساعة على الرحلة، بدأ الطاقم الاستعداد لمناورة دخول المدار القمري  1 (LOI-1). كان لا بد من تنفيذ هذه المناورة بدقة متناهية، وبسبب قوانين ميكانيكا المدار، كان لا بد من التواجد على الجانب البعيد من القمر، بعيدًا عن اتصال الأرض. بعد استشارة مركز التحكم لاتخاذ قرار بشأن المضي قدمًا أو التوقف ، أُبلغ الطاقم بعد 68 ساعة بالموافقة على المهمة، وأنهم "يركبون أفضل مركبة فضائية متاحة". ^{[ 66 ]} رد لوفيل قائلًا: "سنراكم على الجانب الآخر"، ولأول مرة في التاريخ، سافر البشر خلف القمر وانقطع اتصالهم اللاسلكي بالأرض. ^{[ 66 ]} تروي فرانسيس "بوبي" نورثكوت ، أول امرأة تعمل في مركز التحكم بمهمات ناسا وساعدت في حساب مسار العودة إلى الأرض لهذه المهمة، في مقابلة لها، كيف كان الوضع عندما مرت أبولو 8 خلف القمر لأول مرة: "لقد كانت فترة عصيبة للغاية بالنسبة للفريق الذي كنتُ فيه، وأعتقد أنها كانت فترة عصيبة للغاية بشكل عام بسبب مشكلة فقدان الإشارة. كان هناك لغز كبير يدور هناك على الجانب الخلفي من القمر. لم نكن نعرف ما يحدث، ولم يكن هناك أي شيء يمكن لأي شخص هنا فعله حيال ذلك حتى نتلقى معلومات منهم." ^{[ 67 ]}

قبل عشر دقائق من بدء عملية الاحتراق الأولى (LOI-1)، بدأ الطاقم فحصًا أخيرًا لأنظمة المركبة الفضائية، وتأكدوا من أن كل مفتاح في وضعه الصحيح. في تلك اللحظة، لمحوا القمر لأول مرة. كانوا يحلقون فوق جانبه غير المضاء، وكان لوفيل هو من رأى أولى أشعة الشمس تُضيء سطح القمر بشكل مائل . لم يتبق سوى دقيقتين على بدء عملية الاحتراق الأولى، لذا لم يكن لدى الطاقم متسع من الوقت للاستمتاع بالمنظر. ^{[ 68 ]}

أُشعل نظام الدفع الفضائي (SPS) بعد 69 ساعة و8  دقائق و16 ثانية من الإطلاق، واستمر احتراقه لمدة 4  دقائق و7  ثوانٍ، مما وضع مركبة أبولو  8 الفضائية في مدار حول القمر. وصف الطاقم تلك الدقائق الأربع بأنها أطول أربع دقائق في حياتهم. لو لم يستمر الاحتراق للمدة الزمنية المحددة بدقة، لكانت المركبة الفضائية قد انتهت في مدار قمري بيضاوي الشكل أو حتى انفصلت عن القمر وانحرفت إلى الفضاء. ولو استمر الاحتراق لفترة أطول من اللازم، لكانوا قد اصطدموا بالقمر. بعد التأكد من سلامة عمل المركبة الفضائية، أتيحت لهم أخيرًا فرصة النظر إلى القمر، الذي سيدورون حوله لمدة 20 ساعة تالية. ^{[ 69 ]}

على الأرض، استمر مركز التحكم بالمهمة في الانتظار. لو لم يُشغّل الطاقم المحرك، أو لو لم يستمر الاحتراق للمدة المخطط لها، لكان الطاقم قد ظهر مبكرًا من خلف القمر. في اللحظة المحسوبة تمامًا، تم استقبال الإشارة من المركبة الفضائية، مما يشير إلى أنها كانت في مدار حول القمر بمدى 193.3 × 69.5 ميل (311.1 × 111.8 كم) . ^{[ 69 ]} 

بعد تقديم تقرير عن حالة المركبة الفضائية، قدم لوفيل أول وصف لشكل سطح القمر:

القمر رمادي اللون في جوهره، بلا لون؛ يبدو كأنه جبس باريس أو رمال شاطئ رمادية. يمكننا رؤية تفاصيل كثيرة. لا يبرز بحر الخصوبة هنا بنفس وضوحه على الأرض. لا يوجد تباين كبير بينه وبين الفوهات المحيطة به. جميع الفوهات مستديرة. يوجد منها عدد كبير، بعضها حديث. يبدو الكثير منها -خاصة المستديرة منها- وكأنها تعرضت لضربات نيازك أو مقذوفات من نوع ما. فوهة لانغرينوس ضخمة جدًا؛ لها مخروط مركزي. جدران الفوهة متدرجة، حوالي ستة أو سبعة مدرجات مختلفة على طول الطريق إلى الأسفل. ^{[ 70 ]}

واصل لوفيل وصف التضاريس التي كانوا يعبرونها. كان من بين المهام الرئيسية للطاقم استطلاع مواقع الهبوط المستقبلية المخطط لها على سطح القمر، وخاصة موقع في بحر الهدوء (Mare Tranquillitatis)  كان مُخططًا له أن يكون موقع هبوط أبولو 11 (وهو بالفعل الموقع الذي هبطت فيه أبولو 11 لاحقًا، في يوليو 1969 ). تم اختيار وقت إطلاق أبولو  8 لتوفير أفضل ظروف الإضاءة لفحص الموقع. تم تركيب كاميرا فيلم في إحدى نوافذ المركبة الفضائية لتسجيل إطار واحد في الثانية للقمر من الأسفل. أمضى بيل أندرس معظم الساعات العشرين التالية في التقاط أكبر عدد ممكن من الصور للأهداف ذات الأهمية. بحلول نهاية المهمة، كان الطاقم قد التقط أكثر من 800  صورة فوتوغرافية ثابتة مقاس 70 مم و 210 أمتار (700 قدم) من فيلم سينمائي مقاس 16 مم. ^{[ 71 ]}  

طوال الساعة التي كانت فيها المركبة الفضائية على اتصال بالأرض، ظل بورمان يسأل عن حالة بيانات نظام الدفع الفضائي (SPS). أراد التأكد من أن المحرك يعمل ويمكن استخدامه للعودة المبكرة إلى الأرض إذا لزم الأمر. كما طلب تلقي قرار "المضي قدمًا/عدم المضي قدمًا" قبل مرور المركبة خلف القمر في كل مدار. ^{[ 70 ]}

عندما عاد الطاقم للظهور في مدارهم الثاني أمام القمر، قاموا بتجهيز المعدات لبث صورة لسطح القمر. ووصف أندرس الفوهات التي كانوا يمرون فوقها. وفي نهاية هذا المدار الثاني، قاموا بعملية احتراق LOI-2 لمدة 11 ثانية لنظام الدفع الفضائي (SPS) لجعل المدار دائريًا بقطر 70.0 × 71.3 ميل (112.7 × 114.7 كم) . ^{[ 69 ] [ 70 ]} 

خلال المدارين التاليين، واصل الطاقم فحص المركبة الفضائية ومراقبة القمر وتصويره. وفي المدار الثالث، قرأ بورمان دعاءً قصيرًا لكنيسته. كان من المقرر أن يشارك في قداس بكنيسة القديس كريستوفر الأسقفية قرب سيبروك، تكساس ، لكنه لم يتمكن من الحضور بسبب  رحلة أبولو 8. اقترح عليه رود روز، وهو مهندس في مركز التحكم بالمهمة وأحد أبناء الرعية، أن يقرأ بورمان الدعاء، الذي يمكن تسجيله ثم إعادة بثه أثناء القداس. ^{[ 70 ]}

عندما خرجت المركبة الفضائية من خلف القمر في مرورها الرابع أمامه، شهد الطاقم شروق الأرض لأول مرة في تاريخ البشرية. ^{[ 72 ]} وكان مسبار ناسا القمري المداري 1 قد التقط أول صورة لشروق الأرض من جوار القمر في 23 أغسطس 1966. ^{[ 73 ]} رأى أندرس الأرض تظهر من خلف أفق القمر، فنادى بحماس على الآخرين، والتقط صورة بالأبيض والأسود في تلك اللحظة. ثم طلب أندرس من لوفيل فيلمًا ملونًا، والتقط صورة " شروق الأرض" ، وهي صورة ملونة شهيرة، اختارتها مجلة لايف لاحقًا ضمن أفضل مئة صورة في القرن. ^{[ 72 ] [ 74 ]}

بسبب دوران القمر المتزامن حول الأرض، لا يُرى شروق الأرض عادةً من سطح القمر. ويعود ذلك إلى أن الأرض، كما تُرى من أي مكان على سطح القمر، تبقى في نفس الموضع تقريبًا في سماء القمر، إما فوق الأفق أو تحته. ولا يُرى شروق الأرض عادةً إلا أثناء دورانها حول القمر، وفي مواقع سطحية محددة بالقرب من حافة القمر ، حيث يدفعها التذبذب قليلاً فوق الأفق القمري وتحته. ^{[ 75 ]}

واصل أندرس التقاط الصور بينما تولى لوفيل قيادة المركبة الفضائية ليتمكن بورمان من الراحة. ورغم صعوبة الراحة في المركبة الضيقة والصاخبة، استطاع بورمان النوم لدورتين كاملتين، مستيقظًا بين الحين والآخر للاستفسار عن وضعهم. استيقظ بورمان تمامًا عندما بدأ يسمع زملائه يرتكبون أخطاءً. فقد بدأوا لا يفهمون الأسئلة واضطروا لطلب إعادة الإجابات. أدرك بورمان أن الجميع مرهقون للغاية لعدم حصولهم على قسط كافٍ من النوم لأكثر من ثلاثة أيام. فأمر أندرس ولوفيل بالخلود إلى النوم وإلغاء بقية خطة الرحلة المتعلقة بمراقبة القمر. اعترض أندرس في البداية، قائلاً إنه بخير، لكن بورمان أصرّ على موقفه. وافق أندرس أخيرًا بشرط أن يقوم بورمان بضبط الكاميرا لمواصلة التقاط الصور التلقائية للقمر. تذكر بورمان أيضًا وجود بث تلفزيوني ثانٍ مُخطط له، ومع توقع مشاهدة الكثيرين له، أراد أن يكون الطاقم في حالة تأهب. خلال المدارين التاليين، نام أندرس ولوفيل بينما جلس بورمان على دفة القيادة. ^{[ 72 ] [ 76 ]}

مع دورانهم حول القمر للمرة التاسعة، بدأ رواد الفضاء البث التلفزيوني الثاني. قدّم بورمان الطاقم، ثمّ عبّر كلّ منهم عن انطباعه عن سطح القمر وشعوره بالدوران حوله. وصف بورمان سطح القمر بأنه "مساحة شاسعة، موحشة، ومخيفة، خالية من أيّ شيء". ^{[ 77 ]} بعد ذلك، وبعد الحديث عمّا كانوا يحلّقون فوقه، قال أندرس إنّ لدى الطاقم رسالة لجميع سكان الأرض. قرأ كلّ رجل على متن المركبة مقطعًا من قصة الخلق في سفر التكوين . اختتم بورمان البثّ متمنيًا عيد ميلاد مجيد للجميع على الأرض. بدت رسالته وكأنها تلخص مشاعر رواد الطاقم الثلاثة من موقعهم في مدار القمر. قال بورمان: "ومن طاقم أبولو  8، نختتم بتمنياتنا لكم بليلة سعيدة، وحظّ موفق، وعيد ميلاد مجيد، وليبارككم الله جميعًا - جميعكم على هذه الأرض الطيبة". ^{[ 78 ]}

كانت المهمة الوحيدة المتبقية للطاقم في هذه المرحلة هي تنفيذ عملية حقن الوقود العابر للأرض (TEI)، والمقرر إجراؤها بعد ساعتين ونصف من انتهاء البث التلفزيوني. كانت عملية حقن الوقود العابر للأرض (TEI) أهم عملية احتراق في الرحلة، إذ أن أي فشل في اشتعال نظام الدفع الفضائي (SPS) كان سيؤدي إلى تقطع السبل بالطاقم في مدار القمر، مع أمل ضئيل في النجاة. وكما في عملية الاحتراق السابقة، كان على الطاقم تنفيذ المناورة فوق الجانب البعيد من القمر، بعيدًا عن الاتصال بالأرض. ^{[ 79 ]} تمت عملية الاحتراق في الوقت المحدد تمامًا. تم استعادة بيانات القياس عن بُعد للمركبة الفضائية عند ظهورها من خلف القمر في الساعة 89 و28 دقيقة و39 ثانية، وهو الوقت المحسوب بدقة. عند استعادة الاتصال الصوتي، أعلن لوفيل: "يرجى العلم، هناك بابا نويل !"، فأجابه كين ماتينجلي، مسؤول الاتصالات الحالي: "هذا صحيح، أنتم الأجدر بمعرفة ذلك." ^{[ 80 ]} بدأت المركبة الفضائية رحلتها عائدة إلى الأرض في 25 ديسمبر، يوم عيد الميلاد . ^{[ 49 ]}

لاحقًا، استغل لوفيل بعض الوقت المتاح لإجراء بعض عمليات الرصد الملاحي، حيث قام بتوجيه الوحدة لرؤية نجوم مختلفة باستخدام لوحة مفاتيح حاسوب توجيه أبولو . وقد مسح عن طريق الخطأ جزءًا من ذاكرة الحاسوب، مما تسبب في احتواء وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) على بيانات تشير إلى أن الوحدة كانت في نفس الوضع النسبي الذي كانت عليه قبل الإطلاق؛ عندها قامت وحدة القياس بالقصور الذاتي بتشغيل المحركات النفاثة "لتصحيح" وضع الوحدة. ^{[ 41 ]}

بمجرد أن أدرك الطاقم سبب تغيير الحاسوب لوضعية الوحدة، أدركوا أن عليهم إعادة إدخال البيانات لإبلاغ الحاسوب بالاتجاه الفعلي للوحدة. استغرق لوفيل عشر دقائق لحساب الأرقام الصحيحة، مستخدمًا المحركات النفاثة لمحاذاة نجمي ريجل وسيريوس ، ^{[ 81 ]} وخمس عشرة دقيقة أخرى لإدخال البيانات المصححة في الحاسوب. ^{[ 49 ]} بعد ستة عشر شهرًا، خلال مهمة أبولو 13 ، اضطر لوفيل إلى إجراء عملية إعادة محاذاة يدوية مماثلة في ظروف أكثر حساسية بعد إيقاف تشغيل وحدة القياس بالقصور الذاتي (IMU) الخاصة بالوحدة لتوفير الطاقة . ^{[ 82 ]} 

كانت رحلة العودة إلى الأرض في معظمها فترة استرخاء للطاقم ومراقبة المركبة الفضائية. وطالما أن خبراء المسار قد حسبوا كل شيء بشكل صحيح، فإن المركبة ستدخل الغلاف الجوي للأرض بعد يومين ونصف من دخولها إلى مدار الأرض، وتهبط في المحيط الهادئ. ^{[ 49 ]}

في عصر عيد الميلاد، أجرى الطاقم بثهم التلفزيوني الخامس. ^{[ 83 ]} هذه المرة، قدموا جولة داخل المركبة الفضائية، موضحين كيف يعيش رائد الفضاء في الفضاء. وعندما انتهوا من البث، وجدوا هدية صغيرة من سلايتون في خزانة الطعام: وجبة ديك رومي حقيقية محشوة، في نفس نوع العبوة التي كانت تُقدم للقوات في فيتنام. ^{[ 84 ]}

كانت إحدى مفاجآت سلايتون الأخرى هديةً عبارة عن ثلاث زجاجات صغيرة من البراندي ، والتي أمر بورمان الطاقم بتركها جانبًا حتى بعد هبوطهم. وظلت الزجاجات مغلقة حتى بعد سنوات من الرحلة. ^{[ 85 ]} كما تلقى الطاقم هدايا صغيرة من زوجاتهم. في اليوم التالي، وبعد حوالي 124 ساعة من بدء المهمة، عرض البث التلفزيوني السادس والأخير أفضل صور فيديو للأرض التقطتها المهمة، وذلك خلال بث مدته أربع دقائق. ^{[ 86 ]} بعد يومين هادئين، استعد الطاقم للعودة إلى الغلاف الجوي. سيتحكم الحاسوب في عملية العودة، وكل ما كان على الطاقم فعله هو وضع المركبة الفضائية في الوضعية الصحيحة، مع توجيه مقدمتها غير الحادة للأمام. وفي حال تعطل الحاسوب، كان بورمان مستعدًا لتولي زمام الأمور. ^{[ 87 ]}

أدى انفصال وحدة الخدمة عن وحدة القيادة إلى تهيئة الوحدة الرئيسية للعودة إلى الغلاف الجوي، وذلك بكشف الدرع الحراري والتخلص من الكتلة الزائدة. وكان من المقرر أن تحترق وحدة الخدمة في الغلاف الجوي كما هو مخطط له. ^{[ 87 ]} قبل ست دقائق من وصولهم إلى أعلى الغلاف الجوي، شاهد الطاقم القمر يرتفع فوق أفق الأرض، تمامًا كما توقع خبراء المسار. ^{[ 88 ]} عندما دخلت الوحدة الغلاف الجوي الخارجي الرقيق، لاحظ الطاقم أن الجو أصبح ضبابيًا مع تشكل بلازما متوهجة حول المركبة الفضائية. ^{[ 89 ]} بدأت المركبة الفضائية بالتباطؤ، وبلغ التباطؤ ذروته عند 6 أضعاف الجاذبية الأرضية القياسية (59 م/ث² ⁾ . ومع تحكم الحاسوب في الهبوط عن طريق تغيير وضعية المركبة الفضائية، ارتفعت أبولو 8 لفترة وجيزة كحجر يرتد على سطح الماء قبل أن تهبط في المحيط. على ارتفاع 9.1 كيلومتر (30,000 قدم) ، انفتحت مظلة الكبح لتثبيت المركبة الفضائية، تلتها على ارتفاع 3 كيلومتر (10,000 قدم ) المظلات الرئيسية الثلاث. وقد أُبلغ رسميًا عن موقع هبوط المركبة الفضائية في المحيط الهادئ الشمالي، جنوب غرب هاواي، عند الإحداثيات 8°8′ شمالًا 165°1′ غربًا / 8.133° شمالًا 165.017° غربًا / 8.133؛ -165.017 ( الموقع التقديري لهبوط أبولو 8 ) في تمام الساعة 15:51:42 بالتوقيت العالمي المنسق في 27 ديسمبر 1968. ^{[ 9 ]}    

عندما ارتطمت المركبة الفضائية بالماء، سحبتها المظلات وتركتها مقلوبة رأسًا على عقب، فيما سُمي  بالوضع المستقر 2. وبينما كانت الأمواج العاتية التي بلغ ارتفاعها 3 أمتار (10 أقدام) تضرب المركبة ، تقيأ بورمان، منتظرًا أن تعمل بالونات الطفو الثلاث على إعادة المركبة إلى وضعها الصحيح. ^{[ 90 ]} بعد حوالي ست دقائق من الهبوط، تم تعديل وضع وحدة القيادة إلى الوضع الطبيعي (الوضع المستقر 1) بواسطة نظام الكيس القابل للنفخ. ^{[ 89 ]} وصل أول غواص من البحرية الأمريكية بعد 43 دقيقة من الهبوط. وبعد 45 دقيقة، صعد الطاقم إلى سطح حاملة الطائرات يوركتاون . ^{[ 88 ] [ 89 ]} 

جاءت مهمة أبولو 8 في نهاية عام 1968، وهو عام شهد اضطراباتٍ كبيرة في الولايات المتحدة ومعظم أنحاء العالم. ^{[ 91 ]} ورغم ما شهده ذلك العام من اغتيالات سياسية، واضطراباتٍ في شوارع أوروبا وأمريكا، وربيع براغ ، اختارت مجلة تايم طاقم أبولو  8 رجال العام 1968، تقديرًا لهم لكونهم الأكثر تأثيرًا في أحداث العام السابق. ^{[ 91 ]} فقد كانوا أول من غادروا جاذبية الأرض وداروا حول جرم سماوي آخر. ^{[ 92 ]} لقد نجوا من مهمةٍ حتى الطاقم نفسه قيّمها بنسبة نجاحٍ لا تتجاوز 50%.  وقد لُخِّص أثر أبولو 8 في برقيةٍ من شخصٍ غريب، تلقاها بورمان بعد المهمة، جاء فيها ببساطة: "شكرًا لك يا أبولو  8. لقد أنقذت عام 1968." ^{[ 93 ]}

من أبرز جوانب الرحلة صورة شروق الأرض التي التقطها الطاقم أثناء دورانهم الرابع حول القمر. ^{[ 94 ]} كانت هذه المرة الأولى التي يلتقط فيها البشر مثل هذه الصورة وهم خلف الكاميرا، ويُنسب إليها الفضل في كونها أحد مصادر إلهام يوم الأرض الأول عام 1970. ^{[ 95 ]} وقد اختيرت كأول صورة ضمن قائمة مجلة لايف لأفضل 100 صورة غيّرت العالم . ^{[ 96 ]}

قال رائد الفضاء مايكل كولينز، أحد رواد أبولو 11: "كانت الأهمية التاريخية البالغة لرحلة أبولو 8 هي الأهم"؛ ^{[ 97 ]} بينما رأى مؤرخ الفضاء روبرت ك. بول أن أبولو  8 هي الأكثر أهمية تاريخيًا بين جميع مهمات أبولو. ^{[ 94 ]} حظيت هذه المهمة بأكبر تغطية إعلامية منذ أول رحلة مدارية أمريكية، ميركوري-أطلس 6 بقيادة جون غلين ، عام 1962. وقد غطى المهمة 1200 صحفي، وبُثت تغطية هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) في 54 دولة بـ 15 لغة مختلفة. ونشرت صحيفة برافدا السوفيتية اقتباسًا من بوريس نيكولايفيتش بيتروف ، رئيس برنامج إنتر كوسموس السوفيتي ، الذي وصف الرحلة بأنها "إنجاز بارز لعلوم وتكنولوجيا الفضاء الأمريكية". ^{[ 98 ]} ويُقدّر أن ربع سكان العالم آنذاك شاهدوا - إما مباشرة أو مسجلة - البث الذي عُقد ليلة عيد الميلاد خلال الدورة التاسعة للقمر. ^{[ 99 ]} فازت بثوث أبولو  8 بجائزة إيمي ، وهي أعلى جائزة تمنحها أكاديمية فنون وعلوم التلفزيون . ^{[ 100 ]}

أثارت مادالين موراي أوهير ، وهي ملحدة ، جدلاً واسعاً لاحقاً برفعها دعوى قضائية ضد وكالة ناسا بسبب قراءة سفر التكوين. سعت أوهير إلى منع رواد الفضاء الأمريكيين -وجميعهم موظفون حكوميون- من الصلاة علناً في الفضاء. ^{[ 101 ]} ورغم رفض المحكمة العليا الأمريكية للدعوى ، على ما يبدو لعدم اختصاصها في قضايا الفضاء الخارجي، ^{[ 102 ]} إلا أنها دفعت ناسا إلى توخي الحذر بشأن مسألة الدين طوال فترة برنامج أبولو. وقد  تناول باز ألدرين، على متن أبولو 11، طقوس المناولة المشيخية على سطح القمر بعد هبوطه؛ وامتنع عن ذكر ذلك علناً لعدة سنوات، ولم يشر إليه إلا بشكل غير مباشر آنذاك. ^{[ 103 ]}

في عام ١٩٦٩، أصدرت إدارة البريد الأمريكية طابعًا بريديًا ( رقم ١٣٧١ في كتالوج سكوت ) تخليدًا لذكرى رحلة أبولو  ٨ حول القمر. تضمن الطابع صورةً تفصيليةً من الصورة الشهيرة لشروق الأرض فوق القمر التي التقطها أندرس ليلة عيد الميلاد، وعبارة "في البدء خلق الله  ..."، وهي الكلمات الأولى من سفر التكوين . ^{[ ١٠٤ ]} في يناير ١٩٦٩، وبعد ١٨ يومًا فقط من عودة الطاقم إلى الأرض، ظهروا في العرض التمهيدي لمباراة سوبر بول ٣ ، حيث رددوا قسم الولاء ، قبل أن يعزف عازف البوق لويد جيسلر من أوركسترا واشنطن الوطنية السيمفونية النشيد الوطني . ^{[ ١٠٥ ] [ ١٠٦ ] [ حاشية ٤ ]}

في يناير 1970، نُقلت المركبة الفضائية إلى أوساكا ، اليابان، لعرضها في الجناح الأمريكي في معرض إكسبو 70. ^{[ 107 ] [ 108 ]} وهي معروضة الآن في متحف شيكاغو للعلوم والصناعة ، إلى جانب مجموعة من المقتنيات الشخصية من الرحلة التي تبرع بها لوفيل، وبدلة الفضاء التي ارتداها فرانك بورمان. ^{[ 109 ] [ 110 ]}  تُعرض بدلة الفضاء الخاصة بجيم لوفيل من رحلة أبولو 8 للجمهور في مركز الزوار بمركز جلين للأبحاث التابع لناسا . ^{[ 111 ] [ 112 ]} تُعرض بدلة الفضاء الخاصة ببيل أندرس في متحف العلوم في لندن، المملكة المتحدة. ^{[ 113 ]}

تم تصوير مهمة أبولو 8 التاريخية والإشارة إليها في العديد من الأعمال، الوثائقية منها والخيالية. جمعت وكالة ناسا مختلف البث التلفزيوني ولقطات 16 ملم التي صورها طاقم أبولو  8، وأصدرتها في الفيلم الوثائقي "Debrief: Apollo  8" عام 1969 ، الذي قدمه بورغيس ميريديث . ^{[ 114 ]} إضافةً إلى ذلك، أصدرت شركة Spacecraft Films عام 2003 مجموعة أقراص DVD ثلاثية تحتوي على جميع لقطات ناسا التلفزيونية  ولقطات أفلام 16 ملم المتعلقة بالمهمة، بما في ذلك جميع البث التلفزيوني من الفضاء، ولقطات التدريب والإطلاق، والأفلام المصورة أثناء الرحلة. ^{[ 115 ]} ومن الأفلام الوثائقية الأخرى "Race to the Moon" (2005) ضمن الموسم 18 من برنامج American Experience ^{[ 116 ]} و "In the Shadow of the Moon" (2007). ^{[ 117 ]}

يستخدم ألبوم " أغاني الأرض البعيدة" لمايك أولدفيلد الصادر عام 1994 قراءة أندرس لأغنية "في البداية". ^{[ 118 ]}

تم تجسيد أجزاء من المهمة دراميًا في المسلسل القصير " من الأرض إلى القمر " عام 1998 ، حلقة " 1968 ". ^{[ 119 ]} كما صُوِّرت المرحلة S-IVB من أبولو  8 كموقع لجهاز فضائي في حلقة "الصراع" من مسلسل الأجسام الطائرة المجهولة عام 1970. ^{[ 120 ]}  ووُثِّقت عملية دخول أبولو 8 مدار القمر بتسجيلات حقيقية في أغنية "الجانب الآخر"، ضمن ألبوم " سباق الفضاء " الصادر عام 2015 ، لفرقة " ببليك سيرفيس برودكاستينغ" . ^{[ 121 ]}