美国国家航空航天局，简称NASA，是美国联邦政府的一个行政性科研机构，负责制定、实施美国的民用太空计划与开展航空科学暨太空科学的研究，它的总部就位于华盛顿特区。
杜克来到NASA，就是寻求支持的，《地心引力》毕竟不是一部如同《变形金刚》或者《星球大战》般的科幻电影，必须要减少其中不符合实际情况的地方，美国国家航空航天局无疑是最具权威性的机构，如果能得到他们的支持，从筹备到拍摄再到后期制作，肯定会减少很多不必要的麻烦。
如同曾经的那位导演一样，杜克很轻松就获得了美国国家航空航天局的支持，而且他的名气更大，对方也更加重视这个项目，不但派出两名处于休整阶段的现役宇航员员到剧组实地指导，还接受杜克的聘请，专门派出一个四人技术小队，帮助剧组设计和拍摄空间站以及航天器等道具。
在杜克的规划中，影片里空间站内部的大部分戏份都将在搭建的布景中拍摄，这支小队虽然只会在洛杉矶停留不到一个月的时间，剧组也要支付高额的报酬，但他们的加入，无疑能让搭建的场景更具备专业性。
影片的每一个镜头画面都是基于现实，除了中国的天宫和神舟飞船由于很多内容尚未公布，大部分都是靠想象之外，用于拍摄的其他太空站和卫星等都必须经过精准的建模。
说到影片中的中国元素，杜克不会像原本的导演那样心口不一，他加入中国元素就是为了商业，为了在中国市场增加吸引力。
而且华纳兄弟在预售中，又一次引入了中影集团的资金，对方也派遣了相关方面的专业人士过来，确保影片中涉及到中国的内容不会触及到大剪刀那敏感的神经。
影片最大的卖点是特效和女主角的自救，其中特效更具备商业看点。
为了成片后尽可能让观众身临其境，杜克查询了很多宇航员的资料，并且在返回洛杉矶后，与航空航天局派来的两名宇航员不断做交流，获取了不少信息。
片中女主角的独角戏难度很大，所以杜克相当关注斯嘉丽准备的细节，不但邀请了瑜伽师对她做训练，还让宇航员锻炼她拍摄时用到的太空呼吸节奏。
斯嘉丽毕竟是文艺少女出身，而乔治?克鲁尼戏份有限，杜克对他们也比较放心，前期筹备的主要精力都放在了特效方面。
对于特效而言，拍摄最大的挑战是表现失重的状态，并将其呈现给观众，除了让演员尽可能忘记重力的感觉，剧组会使用很多的CG动画技术，使之合成更真实。
不夸张的说，太空可谓全人类的终极梦想，而即使对于电影这台造梦机器而言，要在银幕上创造出真实的太空也绝非易事。
最理想的情况，是剧组全片都在太空中拍摄，但这显然不可能。
制作《地心引力》最大的难度来自于技术方面，杜克很清楚这一点，不过相比于曾经的阿方索?卡隆，他具备的优势太多了。
首先，杜克也是走在好莱坞技术最前沿的导演之一；其次，他曾经数次去过詹姆斯?卡梅隆的拍摄地，对世界之王改进的设备也有足够的了解，很多都可以直接运用到《地心引力》的拍摄中；最后，工业光魔的特效团队足够强大，在杜克提出记忆中的一些特效解决方案时，很快就能摸索出实际的运用方法。
当然，最重要的是杜克的制片预算高达2亿美元，而且必要的情况下，还可以继续追加，充足的资金也可以聘用更多的特效工作人员同时工作，从而压缩制作的时间。
片中逼真的太空景色会完全使用CG制作，特效团队花费了大量时间研究真实的太空。
“一定要比其他的太空片更加逼真！”
《地心引力》的视效总监蒂姆?韦伯是带着杜克这样的要求，先于拍摄开始了制作这部影片的特效工作。
按照杜克的设想，当《地心引力》的太空环境呈现在IMAX银幕上时，对于坐在黑暗中戴着3D眼镜的观众来说，并不亚于一场星际旅行，整部影片只有空间站内部的大部分戏份是在搭建的布景中拍摄，而逼真感受的外太空其实都需要依靠CG实现，所有的太空镜头由CG合成。
在前期筹备中，杜克和他的团队采访了宇航员、阅读了各种关于太空的书籍、研究了成千上万张太空中拍摄的照片，去了解太空；然后在细节上花了大量心思，就像他说的那样，必须确保每一个镜头中的画面都是基于现实。
不过，中国的天空和神舟不在这一行列当中，即便引入了中影集团的资金，对方也搞不到这方面的资料，汉娜?瑟琳娜的布景团队也只能依靠想象力了。
为了模拟出太空中气势恢宏的光感，《地心引力》的视效团队也将首次受用工业光魔最新开发的软件作为画面渲染器，前期筹备中，工业光魔的程序员在软件里写了整整七万一千条关于着色的代码。
蒂姆?韦伯曾经这样对杜克形容本片的渲染工作量，“如果用一个单核CPU电脑来制作的话，得从埃及文明的发轫时，也就是公元前5000年，一直渲染到下个世纪，才可以赶上年底的试映。”
特效工作远远走到了拍摄的前面，完成建模之后，在杜克的要求下，工业光魔庞大的特效团队率先开启了几个纯粹依靠CG实现的爆炸场面的制作，由于真空中的爆炸与地球上面的爆炸截然不同，杜克也没打算使用模型爆炸的方法拍摄片中的爆炸场景。
但按照他的要求，这些爆炸镜头并不完全写实，这毕竟是一部商业电影，有些镜头不是为了写实，而是为了传达一种气氛，增加影片的吸引力。
除此之外，一些场景中有不少危险的画面，也将使用CG角色。
事实上一些动作太危险，比如拍摄时在太空舱内悬浮的镜头中，斯嘉丽?约翰逊的腿部会经受相当大的考验，但杜克是不会让她冒这种受伤的风险的。
即便是为了帮她冲奥，杜克也不允许意外发生。
再就是准备制造失重环境了，一部以“地心引力”为名字的电影，是不可能回避失重问题的，这也是前期筹备中的重点工作之一。
杜克一直都很清楚，在太空电影中大银幕上的失重，其实是画面视角的失重，而不是真的失重。
所以，他和团队要解决的核心问题，就是怎么处理变换的视角问题。
于是，约翰?施瓦兹曼向他推荐了一款操作灵活的机械臂。
机械臂基本算是从汽车制造厂里拿出来的，约翰?施瓦兹曼曾经在旧金山发现有一家小公司把摄像机固定在机械臂上拍片，这样可以精准控制摄像机的移动，同时也非常灵活。
这个灵感启发了他。
这款机械臂拥有4米/秒的运动速度，运动半径达到3.1米，动作精确到0.04毫米，多达7个关节的轴心，并配有一个超过10米的轨道，足以完成各种复杂的而且精细的动作，拍出随心所欲的各种刁钻角度的镜头。
然而，在随后的拍摄测试中，杜克和约翰?施瓦兹曼都发现，机械臂拍摄的效果并没有想象中的那么好。
初期测试中，斯嘉丽?约翰逊被安置在了一个可以有少量活动范围的机台上，她的身边有两台机械臂，一台控制着一个ARRI.Alexa镜头，一台控制着光源。
这基本表达了剧组解决失重镜头问题的思路——变换的镜头角度加上移动的光源。
但拍摄出的效果远不如预期。
这个问题困扰了杜克几天，他不断与汉娜?瑟琳娜和约翰?施瓦兹曼交流，也将工业光魔方面的特效专家蒂姆?韦伯召集了过来，四个人经过商议，想到了以机械臂作为基础，制造一个更为适合拍摄的设备——灯箱！
在经过不断的实验后，用了超过半个月的时间，剧组制作出了杜克四人理想中的灯箱，灯箱主要由LED屏、可动篮子、IRIS机械臂摄影机构成。
这其实是视效组专门搭建的一个高六米左右、宽三米左右的立方体箱子，四周由180万只灯泡组成的LED屏所环绕，最中央有一个简单的可动篮子，拍摄时斯嘉丽?约翰逊就在这个篮子里表演。
但这个灯箱也有缺陷，工作时里面非常的热……
只是时间有限，这已经是剧组短时间内可以想到最好的解决办法了，在模拟失重时，“灯箱”中的篮子只能位移到45度倾斜，因为一旦超过这个角度，演员就会有掉下来的危险。
为了保障演员的安全，更多的视角变换，将通过IRIS机械臂带动镜头，来实现相对位移的效果，而且如果演员的身体角度旋转过大，重力原因很容易会造成面部充血，画面失真。
在表现演员“砸向”镜头的效果时，实际上演员基本上是不动的，而是让摄影机在机械臂的精确控制下“砸向”演员。