1971年8月2日，阿波罗15号（Apollo 15）任务宇航员戴维·R·斯科特（David R. Scott）和詹姆斯·B·欧文（James B. Irwin）在月球表面进行了长达3天的探索之后，搭乘登月舱（Lunar Module，LM）与阿尔弗雷德·M·沃登（Alfred M. Worden）会合，沃登一直在月球轨道上的指令舱（Command Module，CM）中进行科学研究，努力对月球的表面和环境特征进行描绘，包括在他们三人开始地球返回之旅之前不久，将一颗卫星置于月球轨道中。
在为期三天的返程航行中，沃登进行了第一次地-月间太空行走，从位于阿波罗飞船服务舱（Service Module）的相机中取出胶卷筒，此后，三位宇航员观察了月全食，举行了一次飞行期间的新闻发布会，让记者也能从他们的视角体验那次任务，再后面，他们就随着飞船一起经历了再入与溅落。
轨道测绘相机（Orbital Mapping Camera）拍摄的齐奥尔科夫斯基陨石坑（Tsiolkovsky Crater）远端。
全景相机（Panoramic Camera）图像的细节，内嵌小图显示了哈德利山平原区上的猎鹰号登月舱和阿波罗月球表面实验数据包（Apollo Lunar Surface Experiment Package），图片顶部是哈德利月溪（Hadley Rille）。
在斯科特和欧文探索月球表面的三天里，沃登一直在月球轨道上负责管理科学仪器模块（Scientific Instrument Module，SIM）中的实验和相机，他独自一人围绕月球飞行了34周，期间对月球表面的近侧和数据记录更少的远侧进行了拍摄，利用X射线和伽马射线光谱仪绘制了月球表面化学成分图，还绘制了月球表面的整体几何形状，对月球稀薄的大气层进行了探测。对奋进号（Endeavour）指令/服务舱（command and service module，CSM）轨道的精确跟踪，可以更好地表征月球表面之下导致飞船轨迹扰动的质量聚集区（mass concentrations，mascons）。
阿尔弗雷德·M·沃登在独自绕月轨道飞行期间拍摄了数百张月球图像，以下为其中精选出的4张。
第一张图：加加林环形山（Gagarin crater）的远端边缘。
第二张图：雨海（Mare Imbrium）中的阿基米德环形山（Archimedes crater）。
第三张图：月球日出时的朗伯陨石坑（Lambert crater）俯视图，以及假环形山（ghost crater）朗伯B（Lambert B）。
第四张图：金牛-利特罗峡谷（Taurus-Littrow），之后的阿波罗17号（Apollo 17）着陆点。
阿波罗15号宇航员戴维·R·斯科特和詹姆斯·B·欧文在最后一次月球行走后从猎鹰号登月舱内部拍摄的照片。
斯科特和欧文在哈德利-亚平宁区（Hadley-Apennine）对月球表面进行了三天的探索，在第三次穿行结束、最后一次返回登月舱时，他们取下了背包和作为保护套的靴子，将它们扔出舱口。透过登月舱的窗户，斯科特和欧文拍摄了一系列照片，展示了他们探索月球的证据，包括脚印、月球车（Lunar Roving Vehicle）留下的车辙印，以及他们留在月球上的科学仪器。两人给登月舱重新加压，为升空飞行作准备，包括将所有的设备物品都妥善存放，尤其是77千克的月球样本。在当时的载人航天中心（Manned Spacecraft Center），也就是现在的美国航空航天局（NASA）约翰逊航天中心（Johnson Space Center）的任务控制总部（Mission Control），飞行总监米尔顿·L·温德勒（Milton L. Windler）和他的栗色管理团队（Maroon Team），包括太空舱通讯员（capsule communicator，capcom）、宇航员埃德加·D·米切尔（Edgar D. Mitchell），对这些活动进行了监管。在升空准备的最后阶段，奋进号中的沃登从斯科特和欧文所在位置的上空飞过，三名宇航员在那个档口得以相互交谈。斯科特和欧文进入登月舱后不到三个小时，猎鹰号（Falcon）就点燃了它的上升级发动机，两人从月球表面升空，创下了新的人类月球停留时长记录：66小时55分钟。借助停在150米开外月球车上的电视相机，任务控制中心以及地球上的电视观众第一次现场观看了登月舱从月球升空。
猎鹰号登月舱升空的静止图像，由停在大约150米外的月球漫游车上的电视相机进行了播放。
由安装在飞船窗户中的电影相机拍摄的猎鹰号登月舱升空时静止图像，与上面的三张照片拍摄时间大致相同。
载人航天中心（现在NASA位于休斯顿的约翰逊航天中心）的任务控制部，在猎鹰号登月舱从月球表面升空期间，太空舱通讯员埃德加·D·米切尔穿着条纹衬衫坐在右侧。
猎鹰号的上升发动机点燃时长为7分11秒，将登月舱送入了初始的49×10英里（79×16千米）的椭圆轨道，后续的几次轨道转移让猎鹰号一步步靠近奋进号，在第49周绕月飞行中，也就是从月球升空的两小时后，两艘太空舱在分离了近73小时后在月球轨道上成功对接。宇航员对两个太空舱的气压进行了平衡，以便打开舱门，斯科特通过无线电向休斯顿的载人航天中心说道：“猎鹰号重新回到它的‘栖息地’，并进入休眠状态。”这意味着他和欧文正在关闭登月舱的电源。随后，宇航员忙于将月球岩石样本和其他装备从猎鹰号中转移到奋进号中，并将奋进号中所有不再需要的物品转移到猎鹰号上。斯科特和欧文用真空吸尘器尽可能地清除掉了宇航服上的尘埃。在之前的任务中，宇航员在返回指令舱之前就脱掉了他们的防护服，但在1971年6月30日苏联联盟11号（Soyuz 11）上的三名宇航员在舱体分离时因太空舱减压而不幸丧生后，阿波罗任务管理人员决定更加谨慎，让阿波罗15号的三名宇航员穿上他们的宇航服后再与登月舱分离。最后，斯科特和欧文转移到了奋进号，关闭了舱门。
奋进号指令舱，科学仪器模块清晰可见，照片的视角为会合期间的猎鹰号登月舱视角。
对接前从奋进号上看到的猎鹰号。
登月舱上升级的分离比计划延迟了一个绕月运行周期，让宇航员得以解决指令舱舱口的压力完整性问题。斯科特报告说：“报告休斯顿，登月舱分离得很彻底。”指令舱通讯员、宇航员罗伯特·A·R·帕克（Robert A.R. Parker）回答说：“希望你能让它轻轻地离去，它干得非常好。”奋进号启动了推进器，与猎鹰号拉开距离。经过这漫长的一天，宇航员们吃完晚饭就睡觉了。分离大约90分钟后，任务控制部向登月舱的上升级发动机发送了点火命令，点燃83秒后油箱中的燃料全部耗尽，这一离轨操作让上升级在大约25分钟后撞向了月球，撞击位置距离阿波罗15号的着陆点大约58英里（93千米），而阿波罗12号、14号和15号站点的地震仪则记录下了这次撞击。
左图：静海（Mare Tranquillitatis）的照片，图中心下方是阿波罗11号的着陆点。
从月球轨道看，地球在月球表面上方仿佛一弯纤纤的新月。
刚部署到月球轨道不久的粒子与场卫星。
由于这一天对宇航员来说又长又累，任务控制部允许他们多睡一会儿，在绕月飞行第58周期间才将他们唤醒。在此期间，也就是宇航员在太空中的第9天，他们继续操作科学仪器模块舱中的仪器、手持相机进行轨道摄影，同时重复他们在前往月球途中所进行的闪光实验（light flash experiment）。在绕月飞行的第65周里，他们再次入睡，一整晚的安稳睡眠之后，他们开启了在太空中的第10天，也就是第68周绕月飞行接近尾声的时候。指令舱通讯员、宇航员卡尔·G·黑尼策（Karl G. Henize）用理查德·施特劳斯（Richard Strauss，著名的德国作曲家）的《查拉图斯特拉如是说》（Also Sprach Zarathustra）作为他们的起床铃声，这段交响诗因作为电影《2001太空漫游》（2001: A Space Odyssey）的配乐而广为流传。宇航员用科学仪器模块舱中的仪器和手持摄影完成了轨道科学活动，在第73次绕月飞行时，他们将服务推进系统（Service Propulsion System，SPS）发动机短暂地引燃了3.4秒，让飞行轨道稍稍抬高了一点。大约1小时20分钟后，在他们第74次也是最后一次绕月轨道飞行期间，从科学仪器模块舱部署到月球轨道的80磅（36千克）重粒子与场卫星（Particle and Fields Subsatellite），在这一更高的轨道中按预期持续工作了一年。又过了50分钟之后，阿波罗15号最后一次消失在月球身后，在这最后一次远侧飞跃期间，服务推进系统的发动机点燃了2分21秒，进入地球转移轨道（Trans-Earth Injection）返程回家。奋进号在月球轨道上的驻留时间也创下了新纪录：145小时13分钟。
阿波罗15号刚开始它的地球返回之旅时，月球逐渐远离的三张图像。
第一张图：从920英里（1480千米）外望向月球南极。
第二张图：从 2600英里（4200千米）外望向月球北极。
第三张图：2700英里（4350千米）外看到的完整月球。
当阿波罗15号运行到月球的近侧时，斯科特用无线电向任务控制部发去信息：“你好，休斯顿。奋进号正在回地球的路上。”在接下来的几个小时里，宇航员描述了他们加速返回地球途中月球迅速缩小的场景。斯科特将其描述为：“看起来就像是我们径直离开了月球。”他们拍摄了一系列月球逐渐远离的照片，科学仪器模块舱的相机也在继续拍摄图像。为了保持热平衡，他们将飞船设置为被动热控制（Passive Thermal Control）状态，也就是所谓的“烧烤模式”（barbecue mode），该模式下的飞船会沿着它的长轴以每小时三周的速度旋转。三人在太空中的第10天是在熟睡中结束的，当时他们离月球的距离已经有16 380英里（26 360千米）了。
在地-月间太空行走期间，阿波罗15号宇航员阿尔弗雷德·M·沃登向科学仪器模块舱移动，以取回胶卷筒。
沃登带着其中一个胶卷筒返回指令舱。
在第11天，当宇航员在太空中再次醒来时，阿波罗15号已经驶离月球30 000多英里（48 000多千米）。由于指令舱的运行轨迹非常精准，指令舱通讯员约瑟夫·P·艾伦（Joseph P. Allen）告诉他们，当天早上不需要进行计划的中途轨道修正。在他们被叫醒后的三小时，阿波罗15号又回到了地球的引力影响范围内，并开始缓慢加速返回，距离着陆地球还需要57个小时。在任务控制部，飞行总监杰拉尔德·D·格里芬（Gerald D. "Gerry" Griffin）的金色管理团队（Gold Team）接替了温德勒的栗色团队，黑尼策接替艾伦作为指令舱通讯员。三名宇航员都穿上了宇航服，为沃登的太空行走做准备，他这次太空行走的目的是从科学仪器模块舱的相机中取出胶卷筒，同时这也是人类的首次地-月间太空行走。阿波罗15号所有的替补宇航员，理查德·F·戈登（Richard F. Gordon）、万斯·D·布兰德（Vance D. Brand）和哈里森·H·施密特（Harrison H. "Jack" Schmitt）在指令舱通讯员控制台与艾伦一起观看了这一新事件。当阿波罗15号距离地球200 000英里（322 000千米）时，斯科特对机舱进行了减压并打开了侧舱门。沃登先是丢弃了两个装满不需要物品的垃圾袋，安装在敞开的舱门上的电视摄像机显示，沃登离开了飞船并借助把手向科学仪器模块舱的后部移动，然后踏入脚部固定装置站稳脚跟，从全景相机中取出胶卷筒再移回到舱门口，将它交给站在敞开的舱门口的欧文，后者又将其交给了飞船内的斯科特。沃登又重复了上述过程，将测绘相机的胶卷筒也取回了舱内。在他回来的路上，沃登注意到欧文站在打开的舱门里，月亮在他身后，不禁说道：“吉姆，你站在月亮前的景象看起来棒极了，简直是难以置信而又壮观不已。”任务完成后，沃登重新进入指令舱并关闭舱门。斯科特对机舱重新加压，三个人于是又都脱下了他们的宇航服。这次的太空行走持续了39分钟，在当天剩下的时间里，宇航员们忙于摄影和科学实验，到睡觉时，他们与地球的距离已经缩小到大约174 000英里（280 000千米）了。
月食期间接近全食时的月球图像。
电视新闻发布会上的阿波罗15号宇航员戴维·R·斯科特（左）、阿尔弗雷德·M·沃登（中）和詹姆斯·B·欧文（右）。
来自电视下行链路的静止图像，月亮从月食全食阶段露出来。
1971年8月6日，当斯科特、沃登和欧文在太空中的第12天，也就是最后完整的一天醒来时，飞船与地球的距离已减少到了152 000英里（245 000千米），而他们的速度还在继续增加。当天夜里，阿波罗15号成为了当时时间最长的阿波罗任务，超过了阿波罗7号（Apollo 7）10天20小时9分钟的记录。在当天的起床来电中，指令舱通讯员艾伦用美国海军的非官方歌曲《起锚歌》（Anchors Aweigh）向全体空军机组人员致意，这或许是为了提醒我们，在短短一天多的时间里，以帆船名命名的奋进号指令舱将在漂浮在太平洋上。艾伦告诉三名宇航员，他们的轨迹仍然非常精准，不须要在当天进行计划中的航向修正。宇航员继续进行着科学实验，包括又一轮闪光实验。他们在独特的有利位置上观察了月全食，当月食接近全食时，他们顶着蓄了12天胡须的脸举行了电视新闻发布会，指令舱通讯员黑尼策阅读了记者向宇航员提出的问题。在新闻发布会接近尾声时，他们将电视摄像机安装在飞船的窗口处，让电视机前的观众也能欣赏到月球从月食中出来时的绝佳视野。宇航员完成了飞船内所有物品的存放，为第二天的飞溅做准备。当斯科特、沃登和欧文在太空中最后一次入睡时，他们距离地球只有100 000英里（160 000千米），并且在以极高的速度接近。
1971年8月7日，阿波罗15号的三名宇航员在成功完成为期12天的登月任务后，乘坐着奋进号指令舱在太平洋上溅落了。三个主降落伞中的一个在下降过程中意外倒塌，但并没有造成人员伤。斯科特、沃登和欧文是第一批无须接受为期三周的飞行后隔离的登月人员，NASA、美国海军和美国空军的官员在宇航员走下救援直升机时，向他们致以敬意。
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