Предполагается, что ОК выводится (по частям) и разворачивается на орбите заранее. Он постоянно эксплуатируется в пилотируемом режиме. ОК имеет конфигурацию, аналогичную МКС, и имеет возможность приема одновременно трех ТК и двух грузовых кораблей "Прогресс".
Межпланетная станция входит в состав ОК как один из модулей. В состав МС входят герметизированные жилой, исследовательский и лабораторный модули, аналогичные связке "Звезда-Заря-Квант". Кроме того, к стыковочным портам МС при подготовке к полету вокруг Луны пристыковываются два ТК "Союз" (из тех, что доставляют лунный экипаж), а также так называемый "Лунный буксир" (ЛБ), обеспечивающий межпланетный полет МС по трассе Земля-Луна-Земля.
ЛБ - это герметичный непилотируемый модуль, представляющий собой мощный реактивный двигатель, снабженный большим топливным баком и системой управления, обеспечивающей не только управление работой двигателя в составе МС, но и доставку самого модуля на геоцентрическую орбиту и стыковку его с ОК. ЛБ имеет второй стыковочный порт для приема космического топливозаправщика "Прогресс-Т".
Динамическая схема полета состоит из целого ряда этапов и операций. Основное содержание этих операций состоит в следующем.
Лунная экспедиция начинается со старта, выведения и стыковки с ОК необходимого количества ТКГ "Прогресс" для обеспечения ее экипажа всем необходимым для полета. Затем к ОК пристыковывается ЛБ. Экипаж ОК производит расконсервацию ЛБ и пробное включение его двигателя для коррекции орбиты ОК. После оценки количества оставшегося в баке ЛБ топлива к ОК пристыковываются космические топливозаправщики "Прогресс-Т" в количестве, достаточном для дозаправки не только ЛБ, но и двух кораблей "Союз", которые в составе МС отправятся к Луне в качестве кораблей-спасателей.
После этого на орбиту последовательно выводятся и пристыковываются к ОК три ТК "Союз" с членами лунного экипажа. Экипаж переходит в ОК, производит расконсервацию МС и готовится к старту.
Два из трех "Союзов" перестыковываются к портам МС. Они дозаправляются топливом и консервируются.
Затем лунный экипаж переходит в МС и отстыковывается от ОК. В расчетное время включается двигатель ЛБ. МС разгоняется до второй космической скорости (около 11,2 км/сек.) и переводится на межпланетную траекторию полета к Луне.
На расстоянии около 250 000 тыс. км. от Земли (вторые сутки полета) производится первая коррекция орбиты. При подлете к Луне (на исходе третьих суток полета) выдается тормозной импульс для перевода МС на близкую к круговой селеноцентричекую орбиту с высотой около 1,5 тыс. километров. Один виток вокруг Луны занимает около часа.
Выполнив запланированное количество витков, МС с помощью двигателя ЛБ снова разгоняется до второй космической скорости и летит к Земле.
Ориентация и стабилизация углового положения МС на протяжении всего полета производится двигателями кораблей-спасателей. При этом периодически производится дозаправка топливных баков ТК "Союз" из баков ЛБ для обеспечения их готовности в любой момент срочно отстыковаться от МС со своими экипажами на борту и продолжить полет в автономном режиме.
При полете к Земле начиная с расстояния около 230 000 км. (пятые сутки полета) производится несколько коррекций межпланетной траектории для обеспечения заданных параметров так называемой "монтажной орбиты" для стыковки с ОК. Заключительный из этих корректирующих импульсов является еще и тормозным - он переводит МС на геоцентрическую орбиту.
После очередной дозаправки топливом кораблей-спасателей от МС отстыковывается ЛБ. Он остается на своей орбите в автономном полете и пристыковывается к ОК после того, как лунный экипаж отправится на Землю.
Тем временем производится сближение и стыковка МС с ОК. Экипаж открывает переходные люки, переходит в станцию и готовится к спуску.
Спуск с орбиты производится на ТК "Союз" по обычной схеме.