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阿波羅十五號（英語：Apollo 15）是阿波羅計畫第九次載人任務和第四次登月，也是首次「J任務」，在月表停留時間更長，與以往任務相比更關注科研，還首次使用阿波羅月球車。火箭1971年7月26日發射，8月7日指令艙帶著乘組濺落北太平洋，月表探索從7月30日持續到8月2日。指令長大衛·斯科特與登月艙駕駛員詹姆斯·艾爾文在哈德利月溪著陸，與過往任務相比，兩人憑藉月球車可前往更遠離登月艙的位置。兩人的月表艙外活動共持續18個半小時，收集77公斤月岩樣品。
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| 任務類型 | 載人登月（J任務） |
|---|---|
| 營運方 | 美國國家航空暨太空總署[1] |
| 國際衛星識別碼 | |
| 衛星目錄序號 | |
| 任務時長 | 12天7小時11分53秒[4]:3 |
| 太空載具屬性 | |
| 太空載具 | |
| 製造方 | |
| 發射質量 | 48599公斤[2] |
| 著陸質量 | 5321公斤[4]:263 |
| 人員 | |
| 人數 | 3 |
| 乘組成員 | |
| 呼號 |
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| 艙外活動 | 地月空間一次，月表四次[7] |
| 活動時間 | 39分7秒[7] 太空漫步取回膠捲磁帶 |
| 任務開始 | |
| 發射日期 | 協調世界時1971年7月26日13:34:00.6[4]:1 |
| 運載火箭 | 農神五號SA-510[8] |
| 發射場 | 甘迺迪航天中心39A號發射台[2] |
| 任務結束 | |
| 回收方 | 沖繩號兩棲攻擊艦[4]:3 |
| 著陸日期 | UTC1971年8月7日[4]:3 |
| 著陸地點 | 北太平洋 26°7′N 158°8′W[4]:3 |
| 軌道參數 | |
| 參照系 | 繞月軌道[4]:10–11 |
| 近selene點 | 101.5公里[4]:10–11 |
| 遠selene點 | 120.8公里[4]:10–11 |
| 傾角 | 23度[4]:10–11 |
| 曆元 | 1971年7月30日[4]:10–11 |
| 月球軌道器 | |
| 太空載具組件 | 服務與指令艙 |
| 入軌 | UTC1971年7月29日20:05:46[7] |
| 脫軌 | UTC1971年8月4日 [7] |
| 軌道 | 74[9] |
| 月球登陸器 | |
| 太空載具組件 | 登月艙 |
| 著陸日期 | UTC1971年7月30日22:16:29[7] |
| 返回發射 | UTC1971年8月2日17:11:23[7] |
| 著陸點 | 26.1322°N 3.6339°E[10] |
| 樣本質量 | 77公斤[4]:3 |
| 地表艙外活動 | 四次（含站立艙外觀察） |
| 活動時長 | |
| 月球探測車 | |
| 涵蓋距離 | 27.9公里 [4]:3 |
| 與登月艙對接 | |
| dock日期 | UTC1971年7月26日17:07:49[7] |
| 分離日期 | UTC1971年7月30日18:13:16[7] |
| 與登月艙上升段對接 | |
| dock日期 | UTC1971年8月2日19:10:25[7] |
| 分離日期 | UTC1971年8月3日01:04:01[7] |
| 運載物 | |
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| 總質量 | |
  左起：斯科特、沃爾登、艾爾文 | |
指令艙駕駛員阿爾弗萊德·沃爾登在兩名隊友登月期間乘服務與指令艙獨立繞月飛行，操縱科學儀器艙各種裝置，使用全景相機、加瑪射線光分計、測繪相機、雷射高度計、質譜計收集月球本身及其環境資訊，還在月表艙外活動即將結束時部署子衛星。斯科特與艾爾文乘登月艙從月表起飛，與繞月飛行第74圈的指令艙順利對接[12]，隨後點火踏上歸途。返程路上沃爾登開展史上首次深空太空行走，阿波羅15號的三個降落傘有一個損壞，但不影響8月7日安全濺落。
任務實現目標，但第二年爆發醜聞，乘組未經許可把數百份郵封帶上月表，有些後經西德郵票商轉賣。當局批評乘組不辨是非，三人再也沒有飛上太空。阿波羅十五號收集的樣品包括起源石，據信源自月球早期地殼。斯科特還在月表用錘子和羽毛再現伽利略比薩斜塔實驗，證明在沒有空氣阻力時，物體自由落體的速度相同，與質量無關。
1962年，美國國家航空暨太空總署（以下簡稱航太總署）下單訂造15枚農神五號運載火箭，用於在1970年實現阿波羅計畫載人登月目標，此時大家還不確定為此需要多少次任務[13]:232–233。1969年第六枚農神五號火箭把阿波羅十一號送上月球，剩餘九枚火箭還能再來九次登月，其中最後五次（阿波羅十六號至二十號）運載的阿波羅太空載具更重，包含的功能更多。改進後的登月艙最多可在月錶停留75小時，還會把月球車帶上月表。服務艙運載各種軌道實驗設施用於收集月球資料。阿波羅十五原計畫在肯索里努斯隕石坑著陸，工作量遠不及最後五次。但航太總署預計預算將大幅削減，1970年9月結束前決定取消三次登月任務。阿波羅十五號改為首次J任務，著陸點改在原計畫用於阿波羅十九號的哈德利月溪。[14]
斯科特1932年生於德克薩斯州聖安東尼奧，憑游泳獎學金在密西根大學就讀一年後轉入西點軍校並在1954年畢業。進入美國空軍服役後，他在1962年獲麻省理工學院兩項高等學位，次年入選第三組太空人。1966年斯科特與尼爾·阿姆斯特朗乘雙子座八號飛上藍天，1969年任阿波羅九號指令艙駕駛員。沃爾登1932年生於密西根州傑克森，1955年進入西點軍校而且同樣在空軍服役，1963年獲密西根大學兩項工程碩士學位。艾爾文1930年生於匹茲堡，1951年從美國海軍學院畢業後進入空軍，1957年獲密西根大學碩士學位。沃爾登和艾爾文都在1966年入選第五組太空人，阿波羅十五號是兩人僅有的太空飛行任務。[16]密西根大學在全美率先提供航空工程專業，阿波羅十五號三名太空人都曾前來求學，兩人拿到學位[17]。
替補乘組含指令長理察·戈爾登、指令艙駕駛員文斯·布蘭德、登月艙駕駛員哈里森·施密特[15]。根據阿波羅計畫乘組輪換常規，三人很可能是阿波羅十八號主乘組，但該任務後來取消[13]:401。布蘭德後參與阿波羅-聯盟測試計畫並執行第一次太空梭運作任務STS-5[18]:5217, 5689。航太總署受到很大壓力，不得不儘量派專業科研人員登月，身為地質學家的施密特取代約瑟夫·恩格入選阿波羅十七號登月艙駕駛員[13]:449–450。阿波羅十五號的支援乘組包括太空人約瑟夫·艾倫、羅伯特·帕克、卡爾·海因茲[19]:426，均屬第六組太空人且為科研出身，因為與過往任務相比，主乘組更需要科研而非駕駛方面協助。三人此後都沒有執行阿波羅任務的機會，隨太空梭飛上太空。[20]:2433
阿波羅十五號的飛行主管分別是：格里·格里芬（金隊[21]）、米爾頓·溫德勒（栗隊[21]）、格林·倫尼（黑隊[22]）、吉恩·克蘭茲（白隊[23]）[24]。
阿波羅任務期間通常只有太空載具通訊員能直接和乘組對話，所有通訊員都是太空人[25]。阿波羅十五號的太空載具通訊員包括艾倫、布蘭德、戈爾登·福勒頓、戈爾登、海因茲、艾德加·米切爾、帕克、施密特、艾倫·雪柏[26]。
施密特等科研出身的太空人主張早期阿波羅任務應該更注重科研，但其他太空人對此不以為然，科研往往要讓位更重要的任務。施密特深知需要激發太空人科學熱忱的專業教師，經過聯絡，他把加州理工學院地質學家利昂·西爾弗介紹給阿波羅十三號指令長吉姆·洛弗爾和登月艙駕駛員弗萊德·海斯。洛弗爾、海斯隨西爾弗到野外考察，兩人參與的地質訓練與早期任務相比增幅顯著。地質學家法魯克·埃爾-巴茲向阿波羅十三號指令艙駕駛員肯·馬丁利培訓月球軌道觀測計畫。但該任務發生重大故障，三名太空人接受的新培訓基本沒起作用[注 1]。阿波羅十四號指令艙駕駛員斯圖爾特·羅薩對地質很感興趣，但指令長雪柏態度冷淡。[13]:387–396
斯科特、沃爾登、艾爾文擔任阿波羅十二號替補乘組期間已經熟悉太空載具各項功能，入選阿波羅十五號主乘組後可以投入更多時間學習地質和取樣技巧[27]。斯科特決心此行儘量帶回科研資料，1970年4月就和西爾弗會晤開始規劃地質培訓。施密特入選阿波羅十五號替補登月艙駕駛員，對培訓規劃知根知底，在主乘組與替補乘組間促成競爭氛圍。1970年9月三次阿波羅任務取消，阿波羅十五號改為J任務，在月錶停留時間更長並首度使用阿波羅月球車，斯科特對此非常高興[13]:397–402。據大衛·韋斯特·雷諾茲的阿波羅計畫著作記載，斯科特「不僅是出色的機師，還具備真正的探險精神」，決心令J任務物有所值[28]:171。阿波羅十五號任務規劃的月球車和各種實驗對通訊需求更高，位於澳大利亞的金銀花溪跟蹤站幾乎全部重建[29]。
乘組長達20個月的培訓周期幾乎每個月都有一次地質實地考察。早期主要安排普通野外地質課程，西爾弗帶領主、替補乘組指令長和登月艙駕駛員前往亞利桑那州與新墨西哥州地質考察點；課程隨發射期限臨近更加貼近實際。乘組扛起背包模型，用無線對講機同帳篷里的太空載具通訊員交流。太空載具通訊員身邊是不了解考察點的地質學家，根據太空人介紹判斷發現，促使太空人了解如何向無法現場觀察的人員介紹景觀。[30]:272–273斯科特自認業餘但態度認真，對野外地質考察興趣濃厚[31]。
選址委員會此前已把阿波羅十五號著陸點定在雨海邊緣距亞平寧山脈很近的深溝哈德利月溪，或附近存在好幾個疑似低矮火山圓頂的馬利厄斯隕石坑。1970年9月哈德利月溪入選。任務指令長對登月地點沒有最終決定權，但意見很有份量。[13]:402–403斯科特認為哈德利月溪「更加多樣化。我覺得哈德利（月溪）存在某種激發探索精神的特點，而且它非常美，這在許多情況下就代表它很合適。」[30]:273–274航太總署缺乏候選登月點的高解析度相片，但哈德利月溪仍然入選；相比之下，早期阿波羅任務不會選擇任何看起來地形崎嶇的位置[28]:172。著陸點距亞平寧山脈很近，著陸軌跡角度達26度，遠比早期阿波羅登月任務的15度大[32]:80。
J任務時間大幅延長，對太空載具要求更高，沃爾登為此長時間在位於加利福尼亞州唐尼的北美羅克韋爾工廠了解服務與指令艙生產情況[30]:267。他接受的地質培訓與斯科特和艾爾文不同，主要與埃爾-巴茲研究獨自繞月球軌道飛行期間可能看到的月表地圖和隕石坑相片。艾爾-巴茲聽取他的介紹並提意見，沃爾登據此學習如何向監聽通訊的地面科研人員介紹月表特徵，覺得艾爾-巴茲的教導極富魅力且激勵人心。他和指令長、登月艙駕駛員一起參加地質實地考察，只不過經常乘飛機從上空飛過並介紹目光所及的地表特徵，飛機類比服務與指令艙繞月飛行的速度。[20]:2373–2408
訓練需求令沃爾登和艾爾文私生活關係緊張，兩人向斯科特求助，擔心離婚與航太總署力圖營造的太空人形象牴觸，進而危及任務參與資格。斯科特從頂頭上司、飛行任務成員辦公室主任迪克·斯雷頓處獲悉，太空人只需專心工作即可。艾爾文夫婦言歸於好，沃爾登夫婦在阿波羅十五號發射前離婚。[30]:277–278
阿波羅十五號使用112號服務與指令艙，代碼「CSM-112」，無線電台呼號「奮進號」源自英國同名歷史艦船；十號登月艙代碼「LM-10」，呼號「獵鷹號」源自美國空軍學院吉祥物。斯科特稱，詹姆斯·庫克船長率奮進號三桅帆船開始人類史上首次純科研海上航行，阿波羅十五號是首次特別注重科研的登月任務。[29]阿波羅十五號載有取自帆船的小木塊[33]，「獵鷹號」上有兩片獵鷹羽毛[34]:85，代表乘組均在空軍服役[35]。太空載具還包括發射逃生系統及代號「SLA-19」的19號太空載具－登月艙配接器[36]。
甘迺迪航天中心技術人員在服務艙安放科學儀器艙裝置時遇到問題，部分儀器交貨太晚，承包商主要調查人員與代表希望進一步測試或微調裝置。按在太空使用設計的各種儀器必須在地表測試，結果導致機械問題。例如用於質譜儀和加瑪射線光分計的7.5公尺吊杆只能用類比太空環境的裝置測試，[37]進入太空後質譜儀吊杆多次無法完全收回[4]:171[38]。
登月艙上升段與上降段的燃料箱和氧化劑箱全部加大，下降段的火箭引擎噴嘴延長，常規電池與太陽能電池增多提升儲電量。登月艙因此比以往型號加重1.8噸，達到16噸。[11]
如果按原計畫分為H任務，阿波羅十五號將配備111號服務與指令艙（代號「CSM-111」）和九號登月艙（代號「LM-9」）；111號服務與指令艙後在1975年用於阿波羅-聯盟測試計畫[39]，九號登月艙一直沒有用，如今在甘迺迪航天中心遊客中心展出[40]。1974年12月「奮進號」所有權從航太總署移交史密森尼學會[36]，此後便在俄亥俄州代頓賴特-帕特森空軍基地的美國空軍國家博物館展出[41][42]。
把阿波羅十五號送上藍天的農神五號運載火箭代號「SA-510」，是第十枚滿足飛行準備標準的該型號火箭。此次任務負載更大，火箭及發射軌道均有變更。首先發射方向更偏南（80至100度方位角），地球中繼軌道降至離地166公里。兩項調整可以加大半噸酬載。後備推進劑減少，S-IC一節火箭用來與S-II二節火箭分離的八個反推火箭減半。S-IC四台舷外引擎和中央引擎推進時間更長，S-II經過變更抑制縱向耦合振動。[11]
主要部件完成拼裝後，火箭從飛行器裝配大樓運到39A號發射台。1971年6月下旬至7月初，火箭和發射塔至少遭四次雷擊，火箭沒有受損，地面支援裝置輕度破壞。[4]:162
阿波羅十五號乘組配備新設計太空衣。以往任務無論是否登月，指令長與登月艙駕駛員的太空衣均採用兩到三套平行布線提供生命支援、液冷、通訊。阿波羅十五號的新太空衣人稱「A7LB」，連接器位於三角形套件內。老版太空衣採用上下拉口的開口拉鏈改為對角線，從右肩延伸到左臀，在狹窄的太空載具內部開合更方便。A7LB新增腰關節，太空人彎腰不再受限，還能坐上月球車。升級背包能延長月表艙外活動持續時間。[11]此外，阿波羅十三號起所有任務的指令長太空衣在頭盔和四肢增加紅色條紋[43]。
沃爾登的太空衣與阿波羅十四號乘組類似，僅為連接阿波羅十五號裝置微調。他沒有液冷服等僅在月表艙外活動用得上的裝置，預計沃爾登只在回程時需經艙外活動從科學儀器艙取出膠捲磁帶。[11]
航太總署早在20世紀60年代初就曾設想月表運輸工具，名為MOLAB的早期試驗品重約2.7噸且有封閉式車廂，在亞利桑那州測試過幾個縮小版原型。局勢發展表明航太總署短期內不可能建立月球基地，沒必要製造這麼大的運輸工具。不過月球車對於注重科研的J任務來說仍然非常實用，只是重量限制在230公斤，設計初期還不確定這麼輕的車是否實用。1969年5月，航太總署在登月彩排任務阿波羅十號從月球軌道返程之際決定繼續研發月球車，波音簽訂成本加成合同生產三台，以導航系統為主的各項超支導致三台車總耗資四千萬美元。月球車建造之際公眾對太空專案趨於厭倦，國會削減航太總署預算，結果超支引發媒體大量關注。[44]
阿波羅月球車經摺疊占位1.5×0.5公尺，重209公斤，搭載兩名太空人及其裝置時重七百公斤，每個輪子由兩百瓦電動機獨立驅動。三位太空人都會駕駛，但任務要求都是指令長開車。月球車時速10到12公里，[44]方便太空人即便遠離登月艙也有充足時間用於科學實驗[11]。阿波羅十五號月球車上的銘牌附銘文：「人類在月球上的第一輛車，獵鷹號運送，1971年7月30日」[45]。地面測試期間月球車具備額外支撐，否則人坐上去會坍塌[31]。
完成登月後，阿波羅十五號啟程返回地球前需從科學儀器艙向月球軌道投放代號「PFS-1」的一號粒子與場子衛星，主要用於研究電漿體、粒子、磁場環境，繪製月球重力場圖。子衛星的預期目標是測量電漿體與高能粒子強度、向量磁場，高精度追蹤衛星速度，最基本的要求是獲得繞月軌道的粒子和場資料。[11]除磁場測量外，衛星還有研究月球質量瘤的感測器[4]:37–39。子衛星1971年8月7日開始繞月飛行並向地球傳送資料，1973年1月衛星多次出現電子裝置故障，地面支援終止，據信衛星不久墜毀月表[46]
北美東部時區1971年7月26日，阿波羅十五號從佛羅里達州梅里特島甘迺迪航天中心發射。發射時為期兩小時37分的發射窗口剛剛開始，只要能在這段時間發射，阿波羅十五號抵達月球哈德利月溪時就有適當照明。如果任務延遲而且沒趕上7月27日的發射窗口，就至少要到八月下旬才能發射。斯雷頓在火箭發射前5小時15分叫三名太空人起床，吃早餐並穿好衣服後乘車前往39A號發射台，阿波羅計畫七次登月任務均在此發射。太空人在發射前約三小時進入太空載具，倒計時按時啟動，沒有計畫外延誤。[47]
點火後11分36秒S-IVB三節火箭關閉，阿波羅十五號按計畫抵達近地軌道上的中繼軌道並停留兩小時40分，乘組聯同地面人員檢查太空載具各項功能。任務啟動後2時50分2.6秒，S-IVB重新啟動開始地月轉移，太空載具飛向月球。[47][48]阿波羅十五號在地月轉移前已繞地球軌道飛行一周半[19]:430。
服務與指令艙、登月艙此時還與燃料基本耗盡的S-IVB連接，太空載具經地月轉移朝月球進發，沃爾登啟動導爆索，操縱服務與指令艙同第三節火箭分離並拉開距離。沃爾登再將服務與指令艙對接還在S-IVB末端的登月艙，再經導爆索把結合的太空載具與火箭分離。三節火箭接下來飛離太空載具，按計畫在乘組與太空載具進入繞月軌道約一小時後撞擊月表，但因失誤撞擊點距原定位置還有146公里。[49]阿波羅十二和十四號留在月表的地震儀都探測到此次撞擊，取得實用科研資料[4]:1。
服務推進系統亮起故障燈，太空人經過大量調研在任務開始28小時40分測試點火推進器，測試過程同時起飛行中途校正作用。乘組擔心故障燈代表推進器點火會發生意外，儘量只在需要長時間點火時啟用亮起故障燈的模組並以手動控制。太空載具濺落後，地面經檢查確定故障不過是開關內少量電線卡住。[50][51]
淨化並更換登月艙內大氣後，斯科特與艾爾文在任務啟動約34小時後進入登月艙，檢查各項功能並將登月所需物品搬進艙內，工作過程大多由沃爾登操縱攝錄影機拍下並通過電視訊號向地球轉播。乘組發現射程－射程速率測距儀外蓋破損，用於測量目標距離和接近速度的重要儀器可能無法正常運作，破損外蓋玻璃片可能在「獵鷹號」內部亂飄。儀器本應放在氦氣內儲存，[52]但破損導致接觸氧氣[4]:153。地面經測試確認測距儀可以正常工作，乘組用真空吸塵器和膠帶清理大部分碎玻璃[52][19]:431。
任務前兩天半隻遇到小問題，但斯科特在任務時間61時15分（休士頓時間7月28日夜間）準備氯化處理供水時發現供水系統洩露。乘組無法確定洩露位置，持續下去可能導致嚴峻後果。乘組根據地面專家指示用毛巾把水吸掉，放在指令艙與登月艙之間的隧道晾乾，斯科特笑稱看起來就像曬衣服。[53]
任務時間73時31分14秒，太空載具短暫點火併持續不到一秒用於二次中途校正。地月轉移階段可以中途校正四次，阿波羅十五號只需要兩次。太空載具7月29日抵達月球附近，飛到月球背面時與地球的無線電通訊中斷，服務推進系統點火用於切入繞月軌道。如果未能點火，太空載具飛出月球背面並恢復對地通訊所需時間將快過預期，任務控制中心根據恢復通訊耗時斷定引擎點火。斯科特沒有在通訊恢復的第一時間說明點火詳細資料，而是感嘆月亮太美，等待電視訊號的阿波羅十四號指令長雪柏不禁罵道：「什麼鬼？快說點火情況怎麼樣！」[54]任務時間78時31分46.7秒，阿波羅十五號在海拔160.6公里月球上空第二次點火併持續398.36秒，太空載具抵達近月點106.9公里、遠月點315公里的繞月橢圓軌道[19]:431。
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阿波羅十一與十二號的登月艙同服務與指令艙分離後大幅下降，從距月表很近的軌道開始登月。隨著登月艙越來越重，從阿波羅十四號開始，此階段各艙暫不分離，由服務推進系統點火令太空載具切入下降軌道，阿波羅十五號點火前位軌道遠月點位於哈德利月溪上方，點火後哈德利月溪在軌道近月點下方。[55]點火在任務時間82時39分49.09秒開始並持續 24.53秒，太空載具抵達遠月點108.3公里、近月點17.8公里軌道[19]:435。7月29日晚至30日凌晨乘組休息期間，任務控制中心發現月球質量瘤令太空載具橢圓軌道越來越扁，7月30日太空人起床時近月點已降至14.1公里，加上登月點海拔高度尚屬未知，此時有必要調整軌道。任務時間95時56分44.7秒，太空載具啟動反推力系統推進器並持續30.4秒，[23]阿波羅十五號飛升至遠月點111.5公里、近月點16.3公里軌道[19]:435。
乘組在準備登月艙降落期間繼續觀察月球，特別是著陸點哈德利月溪，拍攝月表電視畫面。斯科特與艾爾文接下來進入登月艙準備著陸，計畫在任務開始後100時13分56秒在月球背面脫離服務與指令艙，但分離操作沒有反應。[56]經過分析，乘組與任務控制中心判斷故障應該是探測儀器臍帶線纜鬆動或斷開所致，沃爾登鑽入連接指令艙和登月艙的隧道檢查後確認上述判斷。問題解決後「獵鷹號」在任務時間100時39分16.2秒脫離「奮進號」，比預定時間遲25分鐘，脫離時的海拔高度為10.7公里。留在「奮進號」的沃爾登於任務時間101時38分58.98秒點火服務推進系統，把服務與指令艙拉升至遠月點120.8公里、近月點101.5公里軌道，準備執行科研任務。[19]:432
斯科特與艾爾文登上「獵鷹號」開始準備動力下降，此次點火旨在降落月表。任務控制中心批准行動開始後，[57]動力下降從任務時間104時30分9.4秒開始，登月艙海拔高度10.7公里[19]:432，比原計畫略高。「獵鷹號」下降前期對齊月表，太空人背朝月球，經過機動變成面對月表。指令長斯科特操縱太空載具著陸，起初覺得眼前景像與類比時根本不像。這種情況主要有兩方面原因，一是降落路線存在910公尺偏差，太空載具通訊員艾德加·米切爾在「獵鷹號」下降轉向機動前就提醒過兩人；二是太空人在模擬器訓練時看到的隕石坑在月球環境很難辨認，指令長起初根本看不出哈德利月溪在什麼位置。斯科特認為著陸點可能偏離計畫位置，看到目標後馬上操縱裝置把電腦著陸點移至計畫目標，搜尋比較平穩的著陸方位。[57][28]:174
降至距月表18公尺時，「獵鷹號」排氣激起大量月塵完全擋住太空人視線。與過往任務的登月艙相比，「獵鷹號」所配火箭引擎噴嘴更粗，滿足更大負載需求的同時方面引擎在著陸第一時間關閉，以免廢氣經月表反彈後吹入引擎導致爆炸風險。乘組對任務規劃人員的上述說法印象很深，所以艾爾文呼號「接觸」，即太空載具著陸支架任一探測器接觸月表時，斯科特立刻關閉引擎，另外兩條支架經自由落體掉在月表。「獵鷹號」在引擎關閉前以每秒15公分速度下降，關閉時距月表還有49公分。最後太空載具以每秒約2.1公尺速度著陸，比阿波羅計畫其他登月任務都快，嚇得艾爾文大喊「砰！」降落形成很小的類隕石坑，只不過太空人當時無法看到；登月艙向後傾斜6.9度，向左8.6度。[57][4]:62艾爾文後在自傳表示這是他經歷過最「硬」的硬著陸，當時他生怕「獵鷹號」會在月表持續翻滾，導致任務立即中止[34]:59。
格林威治標準時間7月30日22點16分29秒（任務時間104時42分29.3秒），「獵鷹號」在距原定著陸點約550公尺處降落，剩餘燃料還能堅持約103秒[19]:432。斯科特在艾爾文大叫後向地面匯報：「好了休士頓，『獵鷹號』已在哈德利平地」[注 2][57]。攜帶月球車的登月艙只需進入計畫著陸區即可，無需仔細機動保障精確著陸[4]:95。
「獵鷹號」需在月錶停留近三天，斯科特認為有必要維持乘組的晝夜節律習慣。著陸時已是休士頓黃昏時分，指令長與登月艙駕駛員計畫在踏上月表前休息。不過馬上睡覺未免太早，斯科特於是打開通常用於對接的登月艙頂部艙口，花費半小時觀察、介紹周邊環境並拍照。西爾弗培訓時教導乘組，從高處勘察新地點非常重要，頂部艙口就能起同樣作用。[13]:414–415[57][59]斯雷德等管理人員起初擔心此舉會導致氧氣流失，但斯科特還是就這麼幹了[30]:294–295。這是人類首次在月表打開登月艙頂部艙口站立觀察，斯科特藉機計畫次日踏上月表的艙外活動[60]。他叫艾爾文也來看看，此舉需要重新布線連接太空人與「獵鷹號」生命支援系統臍帶，後者謝絕邀請[34]:61。重新增壓登月艙後，兩人脫掉太空衣睡覺，此前太空人還從未在月表脫下太空衣[13]:415。
任務控制中心在兩人睡覺期間發現登月艙氧氣持續緩慢流失，斯科特與艾爾文提前一小時起床，發現是尿液轉移裝置打開的閥門所致。指令長在任務結束後匯報時建議，今後再出現類似情況就馬上叫醒太空人。解決洩露問題後，兩人開始準備踏上月表。[61]
斯科特與艾爾文穿上太空衣並將登月艙減壓[62]，開始第一次月表艙外活動，分別成為月表第七和第八人[32]:89–90, 358–359。兩人先取出摺疊放入「獵鷹號」下降級隔間的月球車，但因太空載具傾斜導致難以操作，根據地面專家建議把月球車前端抬起後才拉出[32]:90–93。斯科特開始檢查系統功能，其中一枚電池顯示電壓為零但純屬儀器問題。前輪轉向功能不正常，所幸後輪轉向足以操縱月球車。[32]:93–94檢查完後斯科特稱「行了，取消煞車，咱們出發」，一邊駕駛月球車駛離「獵鷹號」，這是人類首次在月表駕駛運輸工具，斯科特還是首位駕駛時說話的月表司機[58]。月球車載有電視攝錄影機，航太總署的埃德·芬德爾在休士頓遙控。攝錄影機解析度遠不及相片，但能為遠在地球的地質學家間接參與登月活動提供參照。[32]:96–97
著陸點看不到哈德利月溪，斯科特與艾爾文乘月球車走過少許路程後才看到[13]:418–419。兩人朝彎肘坑前進[63]，抵達後任務控制中心可反推並精確定位「獵鷹號」著陸點。太空人在彎肘坑取樣[32]:106–107，然後開往哈德利·三角洲山側另一個隕石坑取樣。接下來斯科特與艾爾文返回登月艙卸下樣品，準備部署阿波羅月球表面實驗封包，其中的科學儀器將留在月表運作[32]:107–114, 315。斯科特在鑽孔部署熱流實驗時遇到困難，返回登月艙時仍未完成[32]:115。第一次艙外活動共持續6時32分[13]:598[44]。
月球車前輪轉向在8月1日開始的第二次艙外活動恢復正常[4]:101，此行目標是哈德利·三角洲山斜坡，兩人取樣亞平寧山脈沿線巨石和隕石坑。他們在斯珀坑取得人稱「起源石」的月岩樣品，屬斜長岩，據信源自月球早期地殼，尋找這種樣品正是選擇著陸哈德利月溪的重要原因。斯科特返回著陸點後嘗試繼續鑽孔，兩人完成土力學實驗並立起美國國旗後回到「獵鷹號」，第二次艙外活動持續7時12分。[13]:598[44]
斯科特鑽好熱流實驗所需的孔，但無法在第三次兼最後一次艙外活動與艾爾文完成深層岩心取樣任務，取樣過程浪費不少本可用於地質研究的時間。挖出深層月岩後兩人為敲碎岩石以便帶回地球又浪費許多時間。月球車上的虎鉗安裝不當，太空人最後決定不敲碎深層岩心，帶回地球的岩心樣品比原計畫長。斯科特覺得岩心樣品不值得投入這麼多時間與精力，太空載具通訊員艾倫斷言值得。事實證明阿波羅十五號帶回的岩心意義重大，足以揭露大部分月球史，但耗費時間太長，前往北部綜合體的計畫只能放棄。乘組用剩餘時間來到著陸點西北側的哈德利月溪邊緣。[44]
太空人再度回到登月艙旁，斯科特用美國郵政署工具為附有兩張郵票的首日封蓋上當天日期：8月2日[35][64]。斯科特接下來在電視攝錄影機前用羽毛和錘子再現伽利略的比薩斜塔實驗，證明沒有空氣阻力時，物體自由落體的速度相同，與質量無關。他同時鬆開手上的錘子和羽毛，月球大氣層非常稀薄，幾乎可以忽略不計，兩件物品最後同時著地。實驗源自艾倫的建議，希望能像雪柏乘阿波羅十四號登月時打高爾夫球一樣，成為值得紀念的大眾月球科學實驗。羽毛估計取自雌海東青，是美國空軍學院吉祥物。[35]
斯科特接下來把載著攝錄影機的月球車開到遠離「獵鷹號」位置，方便拍攝登月艙起飛畫面。他在月球車旁放下鋁製雕塑「倒下的太空人」，上附牌匾刻有14名太空探索路上犧牲的美國與蘇聯太空人姓名。電視攝錄影機沒有拍到他放下雕塑的畫面，斯科特向任務控制中心宣稱在清理月球車周邊，返回地球後才在新聞發布會透露。他還把聖經放在月球車控制台上，然後回到登月艙。[35]
第三次艙外活動持續4時49分50秒[4]:16，兩名航空員共在「獵鷹號」外活動18個半小時，收集77公斤月岩樣品[44]。
「獵鷹號」前去登月後，沃爾登操縱「奮進號」點火提升軌道[56]，任務控制中心為他配備獨立的太空載具通訊員和飛行支援組，兩邊任務互不干擾，齊頭並進[65]。
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獨自繞月飛行期間，沃爾登大部分時間忙於拍照並部署科學儀器艙裝置[65]。科學儀器艙位於服務艙，所占位置在以往任務從未使用，艙蓋在地月轉移階段以爆炸形式拋棄。艙內包含位於吊杆末端的伽馬射線分光計、X射線光譜儀、任務期間部分失效的雷射高度計；恆星相機與量測相機各一台，兩者共同組成測繪相機，並由間諜技術衍生的全景相機補充。高度計和相機能確定相片拍攝的確切時間和位置。阿爾法粒子光譜儀用於搜尋月球火山活動證據，質譜儀也裝在吊杆上，希望免受艙體污染影響。事實表明吊杆很不可靠，沃爾登有時無法將其收回。[51]
「奮進號」原計畫在「獵鷹號」登月時正好從著陸點上空飛過[56]，但沃爾登當時根本看不到登月艙[57]，繞月飛行一圈後才發現。他在艙內鍛鍊以防肌肉萎縮，地面人員及時告知指令長與登月艙駕駛員在月表的最新進展。全景相機運作尚有提升空間，但拍攝的相片足夠，無需特別調整。沃爾登從指令艙窗口拍攝大量相片。指令艙下部裝置艙的斷路器在阿波羅十五號飛向月球途中彈出導致工作任務計時器失落，對沃爾登執行任務不利。[65]沃爾登的觀測結果及所拍相片促使航太總署決定阿波羅十七號前往陶拉斯-利特羅谷尋找火山活動證據。服務與指令艙飛到月球背面時與地球的通訊就會中斷，恢復通訊時沃爾登都以「你好地球，來自『奮進號』的問候」開頭，每次採用不同語言。此舉源自沃爾登與埃爾-巴茲的構想，後者協助太空人記憶譯文。[66]
科學儀器艙的實驗裝置取得許多資料，X射線光譜儀收集的資料表明X射線螢光通量超出預期，月球高地含鋁超過雨海[4]:37。奮進號的繞月軌道比以往載人任務傾斜，沃爾登發現此前未知的月表特徵，為相片附上詳盡說明[38]。
斯科特與艾爾文準備乘「獵鷹號」從月表起飛之際，「奮進號」軌道已因月球自轉影響偏移，需點火確保軌道和升空後的登月艙位於同平面，沃爾登以服務推進系統持續18秒的點火達成目標[67]。
格林威治標準時間8月2日17點11分22秒，已在月錶停留66時55分的「獵鷹號」起飛，近兩小時後便與「奮進號」對接[2]。乘組將登月艙的樣品等物件搬到服務與指令艙，隨後封死並拋棄登月艙，令其撞擊月表，阿波羅十二號、十四號、十五號留下的地震儀記下撞擊資料。[22]氣密封登月艙很不容易，導致拋棄時間推遲，終於完成後斯雷頓建議乘組服用安眠藥，或至少斯科特與艾爾文服用。但斯科特身為指令長認為此舉毫無必要，拒絕從命。醫生在指令長和艾爾文的月表艙外活動期間發現兩人心跳異常，但沒有在任務期間告知。艾爾文從太空人位置退休後發現心臟問題，1991年死於心臟病；斯科特認為地面應該把生物醫學讀數通知指令長。[22][51]此時航太總署的醫生認為兩人心臟讀數異常是低鉀血症導致，由月表工作辛苦、水與鉀鹽補充不足引起[13]:446–447。
此後兩天乘組開展軌道科學實驗，投放子衛星並繼續觀察月球[38]。格林威治標準時間8月4日21點22分45秒，「奮進號」點火併保持2分21秒離開繞月軌道[22][2]。次日沃爾登在返程路上執行39分鐘「深空」艙外活動，從科學儀器艙取出膠片磁帶，艾爾文留在指令艙口協助[68]。這是人類史上首次深空艙外活動，阿波羅十五號此時離地約31.7萬公里[21][69]，距任何行星體都非常遙遠。同類艙外活動至今只有三次，均由阿波羅計畫J任務在類似情境完成。阿波羅十五號當天還打破阿波羅計畫飛行距離紀錄。[21]
8月7日「奮進號」逼近地球之際拋棄服務艙，指令艙再入地球大氣層。三個降落傘有一個失效，估計是在太空載具排放燃料時受損。但安全著陸只需要兩個，第三個相當於保險。經過12天7時11分53秒飛行，阿波羅十五號指令艙濺落北太平洋，乘組獲沖繩號兩棲攻擊艦救援。[4]:3
阿波羅十五號達成全部任務目標：「哈德利-亞平寧區選定位置材料與地表特徵的月學檢驗、勘探、取樣。安置並啟動月表實驗。評估阿波羅裝置能否支援更長的月錶停留時間、更多艙外活動、提升月表活動範圍。在繞月軌道執行拍照和空中實驗任務。」[4]:159此行還完成大量實驗等任務，從繞月軌道拍攝對日照圖片的任務因相機沒對準位置未能完成[4]:159–162。《阿波羅十五號任務報告》認為「第四次登月取得豐富科研資訊。阿波羅計畫不但是運輸手段，在操作科研設施方面同樣表現上佳」[4]:238。
阿波羅十五號提升公眾對阿波羅計畫的興趣，月球車與哈德利月河的魅力功不可沒，電視報導增多為此推波助瀾[70]。大衛·伍茲在《阿波羅月球飛行期刊》寫道：
後來的任務在月球上走得更遠，帶回的樣品更多，把阿波羅十五號的經驗教訓付諸實踐，但阿波羅十五號純粹的探索仍然堪稱人類偉業。融幹勁、熱情、宏偉機械、精雕細琢的科學與一體，蜿蜒小溪與優美群山更令哈德利月溪在全宇宙盡顯特別。[51]
阿波羅十五號乘組在火箭發射前與他人達成交易把郵封帶上月球，三人原計畫將各自獲得的七千美元報酬留給後代；此舉損害太空人形象，在阿波羅十五號任務圓滿完成之際為三人的事業與前程蒙上污點[71][72]。沃爾特·埃爾曼與航太總署雇員和太空人存在大量社交和職業往來，他為阿波羅十五號乘組和西德郵票商赫爾曼·西格爾牽線；斯科特把約四百個郵封帶上阿波羅十五號，隨後放進「獵鷹號」，登月期間一直留在艙內。太空載具返程後埃爾曼取回100個郵封並轉交西格爾收取佣金。[73][74]:71–74乘組自行攜帶任何物品執行阿波羅任務均需斯雷頓批准，但斯科特等人從未申請[18]:278–279。
西格爾1971年便開始以約1500美元單價銷售郵封，三名太空人拿到預先商定的報酬後又將錢退回，此後再沒接受酬金[74]:77–78。斯雷頓1972年4月得知斯科特等人未經許可把郵封帶上太空載具後取消三人擔任阿波羅十七號替補乘組的資格[18]:278–279，1972年6月事態公開，航太總署批評三人不辨是非[75]，此後再也沒讓他們飛上太空[71]。太空人在事件調查期間交出各自保留的郵封，1983年沃爾登告上法庭後當局退回，《Slate》雜誌認為郵封退回代表當局已經不再認為三人應對此事負責[76][77]。
斯科特在月球上留下的雕塑「倒下的太空人」公開後同樣引發爭議。斯科特在火箭發射前與比利時雕塑家保羅·范·霍伊東克達成口頭創作協定。航太總署政策嚴禁從商業角度利用美國政府太空專案，斯科特無意違規，只想製作簡單的紀念品，不公開作者身分，儘可能減少宣傳效應；他在任務後的記者招待會上公布雕塑資訊，此後不製作商用複製品，僅在美國國家航空太空博物館保留一件向公眾展示。然而，范·霍伊東克自稱對協定理解不同，認為他有權為製作人類太空探索紀念品贏得認可，有權向公眾銷售複製品。[77]最後經航太總署施壓，范·霍伊東克取消公開銷售950件簽章複製品的計畫[78]。
阿波羅十五號任務徽章圖案包含空軍主題，反映乘組出身美國空軍，一如阿波羅十二號乘組出身海軍，所以徽章上有帆船圖案。圓形徽章中間是風格化的紅藍白三色鳥在哈德利月溪上空翱翔，右側馬上是隕石坑組成羅馬數字十五（「XV」）。航太總署後來堅持用阿拉伯數字顯示任務號碼，羅馬數字由突出顯示的隕石坑輪廓隱藏。圖案由紅色圓環包圍，外側白圈附任務名稱「APOLLO 15」和乘組姓氏，最外側是藍色圓圈。時尚設計師艾米里歐·普奇應斯科特邀請設計徽章，初步構想是方形徽章和三色鳥。[20]:144–145
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乘組把圖案改成圓形，改用紅白藍三色。據沃爾登表示，三隻鳥均對應太空人，他是最上方的白色（呼應指令艙位於最上方），斯科特藍色，艾爾文紅色。佛羅里達州汽車經銷商從水星計畫時期開始向太空人出租雪佛蘭科爾維特，租金僅一美元，汽車隨後售予公眾，斯科特三人在甘迺迪航天中心時租的車顏色與徽章代表色相符。[20]:144–145[79]三人與各自汽車和訓練月球車合影，刊登在1971年6月11日《生活》雜誌[80]。
「獵鷹號」排出的尾氣在著陸點形成光暈，正好被日本月球軌道器輝夜號拍下，並經2008年5月所拍相片對比分析確認。光暈表明月表反射率在尾氣影響下變化，與阿波羅十五號指令艙拍攝的相片非常吻合，是阿波羅計畫完工後第一個在太空清晰可見的載人登月痕跡。[81]
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