美國宇航局經過半年的嘗試和超過90次的推演對地球至月球間的轉移軌道進行詳細的論證。證明了進行這類軌道轉移需要的燃料比當前值要少，就能將探測器從地球軌道轉移到月球軌道。隨著ARTEMIS任務的進行，兩個探測器將進行一次類似橢圓形花飾的空間飛躍，從一個軌道轉移到另一個軌道。這處宇宙空間最大的特點就是一個平衡點，既沒有宇宙天體也沒探測器存在。而這兩個探測器最初的目的則是研究地球極光的變化。

探測器進入月球軌道的示意圖

　　進行地月軌道轉移的優化，即使對於美國宇航局幾十年豐富的經驗而言，也不是一件容易的事情，而且還能稱得上是一個壯舉。同時也需要模擬推演，其中包括探測器在月球左右兩面進行數個月的飛行，飛行軌跡有些像兩個對稱的橢圓形。根據美國宇航局戈達德空間飛行中心飛行動力學工程師David Folta介紹，在此之前，從來沒有任何空間機構嘗試過對這個軌道優化的開發，這是一條存在於地球與月球間的振動（平動）軌道，而且這是一個非常不穩定的軌道，必須每天進行跟蹤和不斷地調整。

　　ARTEMIS探測器的任務由2009年開始，旨在研究月球與太陽間相互作用，具體包括軌道交錯時的短距離加速、軌道轉移和天體的電動力學。此前THEMIS已經對地球磁場環境進行了2年的科學研究，特別是地球大氣中出現的極光，以及此現象與太陽的深層次的關係。

　　這些參與地月軌道優化的探測器都由太陽能供電，隨著地月位置的不斷變化，軌道間的細小變化在長時間上的積累後，將導致巨大的位移。THEMIS任務中兩個探測器已每日中有八小時位於太陽光照射不到的區域，而這些探測器設計的電池只能承受3個小時左右的黑暗時期，長時間的接受不到陽光的照射，將導致電池完全放電，並且降低探測器的使用壽命。

　　加州大學伯克利分校和戈達德空間飛行中心的項目小組為了維持THEMIS探測器的軌道飛行，每天都在不間斷地對探測器進行指令修正。小組首席研究員Angelopoulos指導小組成員探測器進入月球軌道之後首先進行磁場環境的研究工作。但是傳感器的數據顯示，探測器所剩餘的燃料頂多能維持變軌時的需要，而用於進入月球軌道後再進行方向調整以及速度等參數的軌道控制卻顯得力不從心。

太陽與地球間的拉格郎日點

　　因此，Angelopoulos研究員建議，一些複雜的軌道探測任務進行改變，主要研究方向集中在地月軌道之間微小的引力變化環境。並且將這個主要研究方向與另外兩個來自發射小組和戈達德飛行中心的工程師Folta和Woodard交換了意見，最後得出結論，由這兩位工程師進行具體的軌道模型的建立，這也將是今後兩個進入月球軌道的探測器的主要任務。

　　該任務的具體步驟是：第一步先拉長軌道遠地點，向外擴展至少一半的距離。在進行軌道調整過程中，盡量使用較少的燃料，利用地球引力的作用，將探測器反作用彈射進入月球軌道，達到節約燃料的目的。ARTEMIS探測器進入P1點則相對簡單一些，需要進行5次類似的軌道控制，而要進入地月軌道的P2點則需要進行27次軌道機動的控制。第二步：實現探測器由地球軌道進入地球與月球間的豎直橢圓軌道，這個軌道的中心點就是地月間的拉格朗日點，分別位月球的兩側，這個點是地球與月球間的引力平衡點。目前在這個點上的宇宙空間沒有任何物體存在。進入地月間的拉格朗日點不僅需要精確的時間和速度，還需要精準的方向，這些都建立在一些深空推演的基礎上。

　　目前，眾多的探測器和衛星，例如一些空間望遠鏡就定點於地球與太陽間的拉格朗日點，一旦地球與月球間的軌道被成功開發，將是空間探測史上的一個重要里程碑。這項軌道優化任務的意義不僅僅在於其本身，同時也為研究月球磁場提供了一個理想的空間環境，定點於這片宇宙空間的探測器可以研究通過月球的太陽風以及如何形成，日冕物質的等離子體對磁場的干擾等。