Завершив разговор с Никсоном, Армстронг немедленно вернулся к MESA, чтобы собрать снаряжение для основных геологических работ. До этого момента лишь аварийная проба грунта была единственным лунным материалом, добытым экспедицией. Теперь следовало провести работу по сбору основных проб грунта в достаточном количестве, чтобы их хватило поделиться с учеными всего мира, а также коллекции камней, отражающей доступное разнообразие их форм и видов.
Примерно за четырнадцать минут Армстронг выполнил двадцать три забора проб грунта. Это заняло больше времени, чем ожидалось, потому что контейнеры для упаковки в вакууме оказалось не так просто запечатывать. К тому же Нил работал в густой тени и с трудом различал предметы. И, наконец, при одной шестой от силы земного тяготения он не мог прикладывать такие же большие усилия, как при наземной тренировке.
В общей сложности Apollo 11 доставил на Землю 21,7 кг образцов лунного реголита (верхнего слоя грунта) и камней, причем это количество было почти целиком собрано лично Армстронгом. По итогам же всей программы Apollo с Луны астронавтами было доставлено 381,69 кг проб грунта. По понятным причинам, учитывая всю неопределенность, сопряженную с первой посадкой, доставленный Apollo 11 груз был самым маленьким.
Большая часть собранных Армстронгом образцов оказалась базальтом: это плотный темно-серый мелкозернистый минерал вулканического происхождения, состоящий из богатого кальцием полевого шпата и пироксена; на Земле базальт является самым распространенным типом затвердевшей лавы. Самые древние в коллекции Apollo 11 базальты были возрастом 3,7 млрд лет. Позднейшие экспедиции позволили получить образцы самых разных видов, включая более светлые породы вулканического происхождения под названием габбро и анортозиты.
Некоторые критики программы Apollo в позднейшее время высказывали разочарование тем, что лунные камни не раскрыли сокровенных тайн Вселенной, но Армстронг считал иначе. «Я убежден, что они послужили выдающимся доказательством теорий о составе реголита, рыхлого слоя грунта, покрывающего лунную мантию. Также коллекция продемонстрировала разнообразие минералов разного типа, подтверждая при этом их плутоническую[104]
природу, происхождение за счет извержения магмы с большой глубины. Многие виды камней показали наличие в них ценных металлических руд». К 1975 году шесть пилотируемых экспедиций на Луну позволили собрать 2200 отдельных проб, которые затем были разделены на 35 600 лабораторных образцов. К 2015 году лишь 17 % собранного материала было предоставлено мировой ученой общественности для изучения. Что касается остальных 83 %, большая часть лунного материала остается в хранилищах в Космическом центре NASA имени Джонсона в Хьюстоне и на авиабазе ВВС США Брукс в Сан-Антонио, штат Техас, при этом 5 % грунта были предоставлены на время музеям и образовательным организациям или подарены иностранным правительствам или отдельным штатам США как символы доброй воли.Кроме сбора минеральных образцов, астронавтам требовалось провести еще и несколько экспериментов во время выхода, и время на это было очень сжатым, потому что в экспедиции
Apollo 11 время работы людей на поверхности Луны ограничили двумя часами и сорока минутами. Всего было шесть экспериментов, и каждый из них тщательно отбирал научный комитет NASA после рассмотрения всех альтернатив.
Наименее замысловатыми из них были опыты по изучению механических свойств грунта на керновых пробах (взятых в основном Олдрином) – измерялись плотность среды, размеры зерен, прочность грунта и сжимаемость в зависимости от глубины. Ближе к концу ВКД Баз вбил молотком в поверхность Луны два керна: плотно спаянные частицы грунта позволили углубиться лишь на 15 см. Смысл этих исследований заключался не только в развитии научных знаний, но и в сборе инженерных сведений, необходимых, чтобы сконструировать машину для перемещений астронавтов по Луне – такая машина, лунный «Ровер», впервые отправилась в полет в экспедиции Apollo 15 в конце июня 1971 года.
Эксперимент по определению состава солнечного ветра был задуман, чтобы зафиксировать и доказать воздействие потока электрически заряженных частиц, испускаемых Солнцем. С оказанной Армстронгом помощью Олдрину хватило пяти минут в начале выхода, чтобы разместить измеритель солнечного ветра (небольшое полотнище тонкой алюминиевой фольги 30 см шириной на 140 см длиной, размотанное вниз с катушки так, чтобы находиться поперек солнечных лучей) сразу после того, как они с Нилом сняли чехол с памятной таблички на опоре LM. Лист фольги провел на лунной поверхности 77 минут и сумел захватить ионы гелия, неона, аргона, что позволило ученым расширить знания относительно происхождения Солнечной системы, истории планетных атмосфер и динамики солнечного ветра.