在地球轨道检验登月舱
阿波罗5号是登月舱首次进入太空的无人试验，使用LM-1飞行器，重点检验下降发动机、上升发动机和中止下降时的分级动作。登月计划需要飞行器既能减速接近月面，又能在无法继续着陆时抛下下降级，由上升级把宇航员带离危险位置。这次飞行把这些推进与分离过程移到地球轨道验证。
LM-1装在航天器与登月舱的转接段内部，由土星IB运载火箭发射。组合体没有指令舱、服务舱和逃逸塔，外形因此比载人构型短。登月舱也未安装着陆支腿：任务不安排落地或回收，飞行器没有再入防热盾。
从工厂交付到发射台
制造困难和阿波罗载人舱火灾后的改动延误了LM-1交付。它原定1966年11月运抵发射基地，实际于1967年6月27日到达佛罗里达。约翰·威廉斯领导肯尼迪航天中心约400人的航天器作业队伍，检查承包商交付状态，并监督测试、维护和改装。
土星IB的204号火箭原先准备执行阿波罗1号飞行。地面团队把它从34号发射设施拆下，检查长期停放可能造成的腐蚀和损伤，再转移至37号设施。罗科·彼得龙负责的发射团队还处理了推进剂加注程序、过滤器堵塞和地面设备问题。休斯敦方面，飞行主任约翰·霍奇及其主要助手尤金·克兰茨准备在升空后接管飞行指挥。
参考：[2]
入轨后的第一次点火
1968年1月22日22时48分08秒格林尼治时间，即美国东部标准时间当日17时48分08秒，火箭从肯尼迪角37B发射台升空。约10分03秒后，登月舱与S-IVB末级进入地球轨道。遥测显示，上升阶段的载荷和振动处于结构设计能力之内；末级关机后，冷却系统开始调节设备温度。
登月舱借助姿态控制发动机离开末级，随后维持预定冷浸姿态，观察低温环境下的工作情况。飞行接近四小时时，下降发动机首次点火，计划燃烧38秒，却只工作约4秒就被制导计算机关停。
问题出在系统配合：此次试验特意采用低于正常值的推进剂贮箱压力，推力建立较慢，但计算机中的速度随时间增长判据没有适应这一条件。制导与推进设备分别执行了自身逻辑，合在一起却导致过早关机。
参考：[1]
备用程序完成关键分级
地面人员转入事先准备的最低任务要求方案。原定长达734秒、模拟登月下降推力变化的燃烧被取消，后续点火改由任务程序装置的自动时序控制。飞行约6小时10分时，下降发动机再次点火33秒，随后又进行一次下降发动机点火，并实施中止下降分级和首次上升发动机点火。
这项俗称“火中分级”的试验，要检验上升发动机在两级尚未完全分开时点火所带来的热作用、结构受力和分离稳定性。飞行报告认为，实际分级过程中的系统动作与飞行器动力学表现满足载人操作要求。下降发动机也能平稳响应全推力指令，其万向摆动机构工作正常。
缩短试验有相应代价：下降发动机三次燃烧总时间较短，未能充分评价超临界氦增压系统的热学特性。这一限制保留在任务报告中。
控制故障与后续安排
分级后重新启用的主制导控制系统没有及时反映飞行器质量已变小，仍按两级组合体计算姿态发动机的工作时间，导致控制推进剂大量消耗直至耗尽。第二次上升发动机点火初期，姿态系统临时从上升推进系统获得推进剂；时序装置随后关闭连接阀，飞行器失去姿态控制并翻滚。发动机推力衰减后约两分钟，跟踪信号丢失，任务结束。
NASA仍认定上升、下降推进及中止分级三项主要目标实现。1968年3月的评审据此决定不再安排第二次无人登月舱试飞，原拟使用的LM-2及其火箭交付被推迟。不过，上升发动机喷注器等问题还需地面试验和改进，轨道试飞的成功并未免除后续载人飞行前的工程验证。