NASA的阿尔忒弥斯II号任务将四名宇航员送至月球并安全返回地球，为载人飞行登月表面奠定了基础。对猎户座飞船热盾的额外工程数据分析确认了初始数据，显示热盾的性能符合预期。具体而言，NASA测量了热保护系统在飞船重新进入地球大气层时是否有效保护了宇航员和猎户座系统。这次测试飞行是宇航员首次乘坐猎户座飞行。猎户座达到了39倍音速的最大速度，并在其最高点经历了超过4000华氏度的外部温度，而四名宇航员在猎户座内的机舱温度在返回地球的过程中保持在中70华氏度范围内。经过对阿尔忒弥斯I号热盾发现的全面分析，并通过对加利福尼亚硅谷NASA艾姆斯研究中心进行广泛的弧喷材料测试，NASA修改了阿尔忒弥斯II号猎户座的重新入轨轨迹，缩短了飞船从进入地球大气到在太平洋中水面溅落的最大下航距离。任务前的分析显示，限制下航距离将限制飞船热盾在阿尔忒弥斯I号热盾现象发生时所经历的高温范围。飞船精准重新入轨，进入了距离目标入轨接口仅192英尺的精准位置，并成功在距离圣迭戈海岸预测着陆地点仅0.59英里处溅落。对热保护系统的初步检查，包括在溅落后对飞船热盾进行的潜水员影像检查和在回收船上的进一步检查，发现其性能与预期一致，与阿尔忒弥斯I号相比，裂纹和炭化损失显著减少。飞船完成月球任务后返回NASA的肯尼迪航天中心，热保护系统专家开始对由186块独特的可烧蚀材料Avcoat制成的热盾进行进一步检查。热盾随后被运送到NASA的马歇尔航天飞行中心，在阿拉巴马州亨茨维尔于八月开始进行样本提取和内部X射线扫描，以进一步提供工程见解和材料行为。全面的飞行后评估发现，猎户座的气动和热气动性能，包括热盾和背盖热保护系统，符合基于飞行前分析和地面测试的工程预测。入轨时允许的较短下航距离将阿尔忒弥斯II号热盾的裂纹和炭化损失减少了十倍，相较于阿尔忒弥斯I号，证明了轨道修改的有效性。工程师在阿尔忒弥斯II号热盾盘上仅发现九处不同大小的炭化损失，而阿尔忒弥斯I号则有103处。分析还显示，猎户座坚固的热盾设计在阿尔忒弥斯I号和阿尔忒弥斯II号之间表现出一致性，系统特征的表现如热盾Avcoat块之间的接缝以及包围热盾压缩垫分离螺栓的Avcoat均能体现这一点。对猎户座背盖的飞行后检查，背盖是由1300块陶瓷瓷砖构成的保护罩，显示出预期的性能。目视检查表明，设计用于密封和保护窗户、通风口、推进器和侧舱口等穿透部件的背盖特征也符合预期，没有观察到过热的迹象。团队还对热盾表面进行了飞行后的激光扫描，并将这些数据与飞行前的测量进行比较，以确定材料的退化，然后与分析预测进行比较。工程师们继续在NASA马歇尔进行热盾样本的提取，以及后续的材料测试和评估及热分析，以支持长期的热盾开发、制造工作和数据捕获。猎户座的性能及团队对阿尔忒弥斯II号的分析反映了系统的稳健性、支持宇航员的能力，以及收集的关键见解，这些将增强阿尔忒弥斯III号及以后的任务。在对阿尔忒弥斯I号热盾进行广泛调查后，阿尔忒弥斯III号的热盾设计进行了升级，以实现Avcoat块的均匀性和一致的渗透性。技术人员在7月初在NASA肯尼迪中心给阿尔忒弥斯III号猎户座舱的热盾安装，猎户座舱和服务舱在7月底连接在一起。自那以后，飞船已成功首次通电，使工程师能够检查两个模块之间的所有连接线路是否按计划工作。