在GPS出現之前，工程師們必須依靠良好且無差錯的數學計算。
在 20 世紀 60 年代，利用我們對兩個物體力學的了解，繪製了從地球發射台到月球著陸點（然後再返回）的路徑。 但這些都不是簡單的計算。 畢竟，月球和地球都沿著各自的軌道運動，其中乙個從頭到尾都在快速旋轉。 幸運的是，這些動作都還好，一路上沒有太多的波折。 一旦你走上了正確的軌道，接下來的幾天將是一帆風順的。
然而，“正確的軌跡”可能需要很多小的調整，尤其是當你到達旅程的兩端時。 為了確保太空飛行器不會降落在月球隕石坑的邊緣，或者在重新進入地球大氣層時燃燒或跳入太空，飛行員必須能夠非常精確地了解太空飛行器的三件事：
它在太空中的位置和去向？導航）。
需要採取哪條路徑才能繼續或返回計畫的路徑？（指導）。
如何以及何時啟用推進器以匹配計畫的路徑？（控制）。
對於阿波羅太空任務，麻省理工學院儀器實驗室（現為查爾斯·斯塔克·德雷珀實驗室）的工程師開發了一種由計算機、軟體、慣性測量單元 （IMU） 和光學儀器組成的初級制導、導航和控制系統 （PGNCS）。 太空人使用光學六分儀和望遠鏡來測量恆星與地球或月球地平線之間的角度;計算機將計算這些角度並提供必要的導航資訊。 當時，阿波羅制導計算機是最先進的。 （當然，它現在不如您的手持**功能那麼多）。
導航到月球需要有關某些參考係的當前位置和速度的資料。 例如，地球上的大型天線可以通過測量從地球傳送到太空艙並返回的訊號的延遲來確定自己與太空飛行器的距離。 它還可以確定徑向速度，或太空飛行器沿天線和太空飛行器之間的線移動的速率，使用都卜勒效應來計算該訊號與其返回版本之間的頻率差。 地球附近無線電跟蹤的精度令人難以置信，測量距離的誤差小於30公尺。
為了制導和控制，阿波羅飛船配備了大型發動機和較小的反應控制系統推進器，這些推進器在發射時會改變太空飛行器的橫滾、俯仰和偏航，並在返回軌道所需的方向上提供推力。 但是，為了在特定方向上啟動發動機，太空飛行器必須知道其在太空中的方向。 這就是IMU的用武之地。
IMU大約有足球那麼大，包含乙個安裝在三個萬向節上的平台。 雲台上的感測器知道太空飛行器相對於平台繞每個軸旋轉了多少度，允許機組人員通過計算機向機組人員報告太空飛行器的方向。 有了這些資訊，機組人員可以採取必要的步驟來維護路線。
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