
Ini adalah disiplin inti dalam desain misi ruang dan kontrol. Mekanika langit memperlakukan dinamika orbital lebih luas dari sistem di bawah pengaruh gravitasi, termasuk pesawat ruang angkasa dan badan-badan astronomi alam seperti sistem bintang, planet, bulan, dan komet. Mekanika orbital berfokus pada lintasan pesawat ruang angkasa, termasuk manuver orbital, orbit perubahan pesawat, dan transfer antar planet, dan digunakan oleh perencana misi untuk memprediksi hasil dari manuver pendorong. Relativitas umum adalah teori yang lebih tepat daripada hukum Newton untuk menghitung orbit, dan kadang-kadang diperlukan untuk akurasi yang lebih besar atau dalam situasi high-gravitasi (seperti orbit dekat dengan Matahari).
Badan Penerbangan dan Antariksa (bahasa Inggris: National Aeronautics and Space Administration, disingkat NASA) adalah lembaga pemerintah milik Amerika Serikat yang bertanggung jawab atas program luar angkasa Amerika Serikat dan penelitian umum luar angkasa jangka panjang. Organisasi ini bertanggung jawab atas program penelitian luar angkasa bagi masyarakat sipil, aeronautika, dan program kedirgantaraan. Presiden Eisenhower mendirikan NASA pada tahun 1958 dengan tujuan untuk mementingkan kebutuhan masyarakat sipil dibandingkan dengan militer, dan digunakan sebagai program perdamaian dalam ilmu keluar-angkasaan. Undang-Undang Aeronautika dan Keluarangkasaan Nasional disahkan pada 29 Juli 1958, menggantikan organisasi sebelumnya, Komite Penasehat Aeronautika Nasional. Badan ini resmi beroperasi pada 1 Oktober 1958.