Wenn man das Apollo-Raumfahrzeug zugrunde legt, denke ich schon, dass es möglich wäre:
1) Das Landemodul wog etwa 15 t, das CSM 30 t. Letzteres könnte man weglassen, da das Shuttle dessen Aufgabe übernehmen würde. Bleiben also 15 t, die für einen Mondlander als Nutzlast nötig wären. Mit ca. 25 t Nutzlast hätte das Shuttle damit kein Problem, und es wäre noch 10 t für zusätzlichen Treibstoff übrig.
2) Das Shuttle ist für 9 Tage im All ausgelegt (ich glaube, im Notfall können noch ein, zwei Tage drangehängt werden). Länger dauerte eine Reise zum Mond und zurück damals auch nicht.
Falls es doch Fakten gibt, die dagegen sprechen: bitte melden, interessiert mich auch sehr!