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LCROSS가 달을 스쳐 지나가며 중력의 도움을 받아 이후 달 충돌을 위한 긴 지구 궤도로 들어감. 이 과정에서 달의 영상을 지구로 보내고 과학 관측장비를 시험·보정함.

달 근접 비행은 곧바로 달에 충돌하거나 달 궤도에 머문 단계가 아니라, 몇 달 뒤 목표 충돌구에 도달할 궤적을 만드는 과정이었음.

LRO가 약 나흘 반의 비행 끝에 달 뒤편에서 엔진을 분사하여 달 궤도에 진입함. 초기에는 고도가 크게 달라지는 타원형 극궤도를 돌며 장비 점검과 궤도 조정을 수행함.

같이 발사된 LCROSS가 충돌 임무를 위한 별도 궤적을 따라간 것과 달리, LRO는 달 주위를 반복 통과하며 표면을 관측할 기반을 마련함.