Die Polaris Dawn-Mission wird die maximale Leistung von Falcon 9 und Dragon ausnutzen, höher fliegen als alle bisherigen Dragon-Missionen und versuchen, die höchste jemals geflogene Erdumlaufbahn zu erreichen. In einer Höhe von etwa 700 Kilometern über der Erde wird die Besatzung den ersten kommerziellen Aussenbordeinsatz (EVA) mit den von SpaceX entwickelten Aussenbord-Raumanzügen unternehmen, die gegenüber den derzeitigen Innenbordanzügen (IVA) verbessert wurden. Für den Bau einer Basis auf dem Mond und einer Stadt auf dem Mars werden Tausende von Raumanzügen benötigt; die Entwicklung dieses Anzugs und die Durchführung der EVA sind wichtige Schritte auf dem Weg zu einem skalierbaren Design für Raumanzüge bei zukünftigen Langzeitmissionen.

Herausforderung Wetterprognose

Die Sauerstoffvorräte im Crew Dragon inkl. für die geplanten Weltraumspaziergänge reichen für fünf bis sechs Tage. Das heisst, dass das Wetter bei der geplanten Rückkehr zur Erde eine Landung an der Küste Floridas zulassen muss. Bereits vor dem Start musste die Crew länger als geplant im Raumschiff ausharren, weil die Wetterlage instabil war.

Starlink-Kommunikation

Die Polaris-Dawn-Crew wird auf ihrem Raumflug die laserbasierte Starlink-Kommunikation im Weltraum testen und damit wertvolle Daten für künftige Weltraumkommunikationssysteme sammeln, wie sie für Missionen zum Mond, zum Mars und darüber hinaus erforderlich sein werden. 

Forschung über gesundheitliche Auswirkungen

Die Besatzung wird im Orbit wissenschaftliche Forschungsarbeiten durchführen. Die Ergebnisse kommen der menschlichen Gesundheit auf der Erde zugute und dienen dazu, die Gesundheit der Astronauten während künftiger Langzeit-Raumflüge zu verbessern. Zum Einsatz kommt etwa Ultraschall zur Überwachung, Erkennung und Quantifizierung von venösen Gasembolien (VGE) als Beitrag zu Studien über die Prävalenz der Dekompressionskrankheit beim Menschen. Zudem werden Daten über die Strahlungsumgebung gesammelt, um besser zu verstehen, wie sich Weltraumstrahlen auf die biologischen Systeme des Menschen auswirkt und wie sich die veränderte Schwerkraft auf den menschlichen Körper auswirkt. Das Spaceflight Associated Neuro-Ocular Syndrome (SANS) kann strukturelle Veränderungen im Auge und Gehirn bewirken. Die Folge davon sind z.B. Sehstörungen oder kognitive Beeinträchtigungen. Laut NASA kommt es bei mehr als der Hälfte der Astronauten zu einem oder mehreren Symptomen von SANS.