First Man - le premier homme sur la Lune est tiré du livre de James R. Hansen intitulé Le premier homme : à la découverte de Neil Armstrong (éditions Robert Laffont). Après avoir rédigé une thèse en histoire des sciences et de la technologie à l’université de l’Ohio, et passé plus de 20 ans à écrire et à enseigner sur les thèmes de l’histoire et de l’espace, Hansen décide de se lancer dans l'écriture de sa première biographie. Il contacte en 2000 Neil Armstrong qui, peu enclin à donner des interviews, décline la proposition. Il aura fallu au final deux ans à Hansen pour convaincre Armstrong, avec le soutien de la famille de ce dernier.
James R. Hansen, biographe de Neil Armstrong, est coproducteur du film. C'est grâce à lui que le projet a pu aboutir. En effet, l'astronaute faisait pleinement confiance à celui qui est devenu son ami au fil des années. "Pour Neil, tant qu’on suivait le chemin tracé par Jim, il n’y avait pas de problème à ce qu’on fasse ce film", explique le producteur Wyck Godfrey qui a eu la chance de rencontrer Armstrong avant son décès le 25 août 2012. Après sa disparition, il était essentiel de bénéficier du soutien de sa famille. Ses fils ont ainsi rencontré le scénariste Josh Singer et le réalisateur Damien Chazelle et ont été convaincus par leur souci d'exactitude et d'authenticité.
Damien Chazelle a été approché pour mettre en scène First Man une fois Whiplash achevé, alors qu'il n'avait pas encore réalisé La La Land. Le réalisateur souhaitait aborder cette histoire comme un thriller et faire ressentir au public les dangers auxquels a été confrontée l'équipe d'astronautes. Le producteur Marty Bowen explique : "On a tous vu des films qui se déroulent dans l’espace, et quand on pense à la conquête spatiale, on songe à la technologie, aux ordinateurs, aux images numériques et à l’infographie. Le but de Damien était de rendre le tout le plus viscéral possible et pour y parvenir, le film devait être aussi "analogique" que possible. Le défi principal de ce film – et c’est ce qui était vraiment exaltant – a été de se demander comment on allait pouvoir installer le public avec nous dans ce cockpit, comment on allait lui faire vivre intimement cet extraordinaire événement".
Pour décrire son approche qui mêle l'immensité de l'espace à la dimension prosaïque de la vie quotidienne, Damien Chazelle utilise l'expression "la cuisine et la lune" : "J’ai choisi de tourner ce film comme le ferait un témoin, espionnant à la fois les missions spatiales et les moments les plus intimes de la famille Armstrong. J’espère que cette approche souligne les déchirements, les espoirs, les joies et les sacrifices consentis au nom de ce qui a été l’un des enjeux les plus célèbres de l’histoire : marcher sur la lune". Il ajoute : "Ryan [Gosling] a parlé de 'la cuisine et la lune', et c’est devenu la formule que j’utilisais pour décrire le film à tous les responsables de département, techniciens et acteurs de ce film".
First Man réunit plusieurs lauréats des Oscars : le réalisateur Damien Chazelle, le scénariste Josh Singer (Spotlight), le directeur de la photographie Linus Sandgren (La La Land), le monteur Tom Cross (Whiplash), le compositeur Justin Hurwitz (La La Land) et le producteur Steven Spielberg.
Pour préparer son rôle, Ryan Gosling a déniché Lunar Rhapsody, un morceau de thérémine que Neil Armstrong adorait et qu’il écoutait durant la mission Apollo 11 ainsi que Egelloc, une comédie musicale qu'il avait écrite à l’université.
Le comédien se souvient : "J’ai eu le privilège immense de rencontrer Janet Armstrong avant sa disparition. J’ai eu aussi la chance de parler aux deux fils de Neil, Rick et Mark, et de passer du temps avec la soeur de Neil, June, dans leur ferme de Wapakoneta, dans l’Ohio, où Neil est né. Le Musée Armstrong de l’Aéronautique et de l’Espace, ainsi que les centres de la NASA à Cap Canaveral et à Houston n’ont pas hésité à m’ouvrir leurs portes. Sur le tournage, des experts se joignaient quotidiennement à nous pour nous informer des détails de chaque mission que nous essayions de reconstituer. À tout moment, je pouvais contacter James Hansen ou consulter "First Man", un pavé de plus de 700 pages de recherches extrêmement méticuleuses. Je n’ai jamais bénéficié d’une telle aide pour travailler un rôle, ni été entouré d’un aussi grand nombre de gens enthousiastes et désireux de faire part de leur savoir".
Pablo Schreiber incarne James Lovell, autre pilote du programme Gemini et commandant de la mission de remplacement d'Apollo 11. Un personnage que les spectateurs ont déjà pu croiser dans le film Apollo 13 sous les traits de Tom Hanks.
Lukas Haas est entré en contact avec Michael Collins, à qui il prête ses traits à l'écran, par courrier : "Au lieu d’essayer de lui parler au téléphone ou de le rencontrer en personne, je me suis dit que j’allais plutôt lui écrire une lettre. Il m’a renvoyé une lettre hilarante dans laquelle il me disait qu’il aurait préféré que ce soit Mickey Rooney qui joue son rôle". Les deux hommes ont fini par se rencontrer lorsque Collins s'est rendu sur le plateau. De son côté, Corey Stoll a également fait la connaissance de Buzz Aldrin : "Ça a été un moment hors du commun, c’est le moins que l’on puisse dire".
Damien Chazelle a poussé le souci du détail à un tel point que même les figurants de son film sont de prestigieux noms liés à la conquête spatiale américaine. On retrouve ainsi Chris Calle, fils du dessinateur Paul Calle, l’un des huit artistes choisis par la NASA en 1962 pour rendre compte du Programme spatial américain. Non content de jouer le rôle de son père, Chris Calle a apporté sur le plateau le carnet de croquis de ce dernier dans lequel il dessinait l'équipage d'Apollo 11 au petit-déjeuner.
Rick Houston, auteur du livre Go, Flight ! The Unsung Heroes of Mission Control, 1965-1992, fait également une apparition dans la séquence particulièrement intense du vol Gemini 8. Les enfants de Neil Armstrong, Mark et Rick sont présents dans cette même scène. Le premier joue Paul Haney, le chargé des relations publiques du centre de contrôle, et le second interprète le directeur des opérations aériennes du centre de commandes.
James R. Hansen, producteur et auteur du roman sur lequel s'appuie First Man, fait une brève apparition sous les traits du Dr. Kurt Debus, directeur du Kennedy Space Center, dans la scène où les astronautes de la mission Apollo 11 s’avancent vers le vaisseau spatial sur le point de décoller. Dans cette même scène, on peut voir la fille de Ed White, Bonnie.
Après de longues recherches sur l’histoire de la NASA, Damien Chazelle s’est initié aux opérations menées au Kennedy Space Center de Cap Canaveral et au Johnson Space Center à Houston. Il en est de même pour le casting des astronautes qui a suivi un stage d’entraînement.
Le producteur Isaac Klausner raconte : "Nous avons pu nous entraîner à être en apesanteur, ou à tester la gravité lunaire. On a pu voir où les astronautes travaillent, où ils vivent, ce qu’ils mangent, comment ils s’entraînent et se forment — un ensemble d’outils franchement essentiels pour permettre aux acteurs de se fondre dans leurs rôles".
Non content de leur faire suivre un entraînement à la NASA, Damien Chazelle a envoyé à chacun de ses acteurs des vidéos YouTube de la personne qu'il incarne afin qu'il s'entraîne à reproduire son phrasé et ses tics de langage. En outre, le réalisateur a fourni une liste de livres et de films à consulter. Parmi les suggestions littéraires, on retrouve des titres comme Carrying the Fire, de Mike Collins, Deke !, de Deke Slayton et Michael Cassutt et First Man, de James R. Hansen. Côté films, il y a les documentaires For All Mankind, Moonwalk One et Mission Control: The Unsung Heroes of Apollo.
Damien Chazelle était particulièrement attaché à ce que son film soit le plus authentique possible. Ce soin du détail s'est appliqué jusqu'à la reconstitution au millimètre près des capsules spatiales. Avec le chef décorateur Nathan Crowley, ils se sont mis d'accord pour qu'aucun vaisseau ne soit agrandi de plus de 10%, quitte à sacrifier le confort des acteurs. Cela a également suscité des complications pour les cadrages. La solution a consisté à créer un décor qui s’agence en plusieurs pièces détachables. En réalité, les techniciens ont dû casser les sièges en deux pour pouvoir intégrer les caméras à la capsule. Crowley détaille : "Pour Apollo 11, on n’a pas dépassé les 5% et le X-14 était grandeur nature. Mais on a dû un peu baisser le siège, car Ryan est plus grand que Neil et son casque était trop près de la coque".
Si Nathan Crowley, le chef décorateur, a déjà été habitué à travailler sur l'espace avec Interstellar, c'est la première fois de sa carrière qu'il devait filmer la Lune. Un défi qu'il a longtemps repoussé, conscient du casse-tête que ça représentait. Lui et Damien Chazelle ont porté leur choix sur une carrière située à la Vulcan Rock Quarry de Stockbridge. Le réalisateur explique : "On a eu l’idée de tourner en extérieur et de nuit, plutôt que de filmer la lune sur un plateau. Cela allait nous permettre de créer la lumière du soleil avec un projecteur de cinéma géant. On a donc commencé par mener nos recherches à Atlanta et dans ses environs, et ça a pris du temps avant de dénicher cette carrière. Certaines étaient trop petites, d’autres trop accidentées ou trop ramassées. Mais on a fini par trouver la bonne et par l’aménager un peu. Et c’était un pari gagnant".
Une seule source de lumière a été utilisée, une lampe de 200 000 watts, conçue avec l'aide de David Pringle, le créateur des lampes 100K Softsun.
Enfin, le film a été tourné en deux formats différents : en IMAX 65 mm pour les scènes sur la Lune, afin de saisir l'immensité du décor, et en 16 mm pour les scènes intimes.
L'une des scènes de First Man, ou plutôt son absence, a suscité de vives critiques outre-Atlantique : on ne voit pas le drapeau américain être planté sur la lune. Certains y ont vu de l'anti-patriotisme et le sénateur Marc Rubio n'a pas manqué de souligner qu'Apollo 11 était une mission financée par le peuple et l'État américains. De leurs côtés, le réalisateur et le casting se sont défendus de ces attaques et ont affirmé qu'il s'agissait avant tout de s'attarder sur la saga personnelle de Neil Armstrong et sur les éléments moins connus de la conquête spatiale.