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演讲时谈到在航天领域，美国和苏联有展开崭新合作的空间，联合探月也是一种可能。不过苏联担心合作会导致苏联尖端军事技术泄密，明确表示拒绝。肯尼迪依然不肯放弃，这年11月12月，肯尼迪签发机密的第271号国家安全行动备忘录，特别请求美国国家航空航天局局长詹姆斯·韦伯组织筹划与苏联开展外太空领域的合作，并要求韦伯在关键问题上要亲力亲为。肯尼迪还签发一份更机密的备忘录，提出与苏联共享不明飞行物的情报资料，并在与赫鲁晓夫的热线电话中谈到了不明飞行物情报。
肯尼迪抛出的诚意让赫鲁晓夫和苏联当局的态度发生了转变，毕竟到了1963年下半年，苏联的登月火箭和载人航天系统也是故障频发，而美国登月计划却进展顺利。但在1963年11月22日，肯尼迪在达拉斯遇刺身亡，这项合作面临夭折。毕竟赫鲁晓夫与肯尼迪私交甚笃，却对新继任的约翰逊总统并不看好，再加上1964年10月赫鲁晓夫被迫下台，美苏两国联合航天、登月的计划也就不了了之。
肯尼迪在1960年11月的总统竞选期间，就承诺要使美国在太空探索和导弹防御上全面超过苏联。但是正式就职后，他并没有在航天领域表现出强烈的愿望，毕竟他在这个领域只是空有热情却不太了解。若不是加加林进入太空引发美国国内巨大反弹，谨慎的肯尼迪也不会在参众两院发表登月讲话。
1962年7月，阿波罗计划终于敲定登月方案，选定了宇航局工程师约翰·霍博特提出的月球轨道集合方案。美国航空航天局迅速集中大量人力、物力，齐头并进开展各项活动。
从1961年到1972年阿波罗计划实施期间，有数以万计的科学家和工程技术人员参与了这一历史上规模最大的探月工程。1969年，两名美国宇航员终于登上月球，实现了“月球一小步，人类一大步”的壮举。此后3年，美国总共将12名航天员分6批送上月球。
尽管肯尼迪没有看到美国人登上月球的那一刻，但他与阿波罗登月计划这一划时代壮举永远联系在一起，而美国在航天航空领域的科研水平也最终超过苏联，直到如今依然傲立全球。