Quand un astronaute voyage-t-il de la Terre à la Lune ?

Le trajet n'est pas une ligne droite à vitesse constante. Après avoir atteint l'orbite terrestre, le troisième étage de la Saturn V effectuait l'injection trans-lunaire, un allumage qui envoyait le vaisseau sur une trajectoire allongée vers la Lune. À partir de là, l'ensemble continuait à ralentir sous l'effet de la gravité terrestre, accélérait à nouveau en approchant de la Lune, puis allumait le moteur du module de service pour être capturé en orbite lunaire. Ce profil prenait environ 76 heures, un peu plus de trois jours, pour couvrir une distance moyenne de 384 400 km. Apollo 11 a été lancé le 16 juillet 1969, et le module lunaire s'est posé dans la mer de la Tranquillité le 20 juillet.

La durée dépend de l'énergie que l'on est prêt à dépenser. La sonde soviétique Luna 1 est passée près de la Lune en 1959 après environ 34 heures de vol, sur une trajectoire rapide sans freinage. À l'opposé, les missions qui économisent le propergol utilisent des orbites de transfert assistées par la gravité : la sonde européenne SMART-1 a utilisé une propulsion électrique et a mis plus d'un an pour passer en spirale de l'orbite terrestre à l'orbite lunaire. Les vols habités ne peuvent pas se permettre une telle lenteur, car chaque jour supplémentaire signifie plus d'oxygène, d'eau, de nourriture et d'exposition aux radiations.

Orion suit une logique proche de celle d'Apollo, avec des temps de transit de plusieurs jours dans chaque sens. La différence réside dans la destination : au lieu d'une orbite lunaire basse, le plan prévoit une orbite elliptique très excentrique de type halo, moins coûteuse à atteindre et à quitter, où sera assemblée la station Gateway. La fenêtre de retour et la géométrie de rentrée continuent de déterminer, comme à l'époque, l'ensemble du calendrier de la mission.