La destrucción del transbordador espacial Columbia en 2003 llevó a la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) a buscar métodos alternativos de viaje espacial. El vehículo que está programado para reemplazar al transbordador espacial es el Constellation Orion producido por Lockheed Martin. El Orion parece muy similar a la nave espacial Apollo de la década de 1960, aunque es más grande y mucho más avanzada. Orion contará con una tripulación de cuatro hombres cuyo objetivo principal es la investigación. A diferencia de las misiones lunares anteriores, los cuatro miembros de la tripulación dejarán la nave en órbita para viajar a la superficie de la luna.
A Orión a veces se le ha llamado «Apolo con esteroides» debido a su apariencia similar a la nave lunar original. En muchos aspectos básicos, es mucho más similar a Apollo que al transbordador espacial actual. Orion tiene la forma de un cono y cuenta con una cápsula que se lanzará en paracaídas a un lugar seguro cuando regrese a la Tierra, en lugar del aterrizaje como un avión del transbordador espacial.
Los planos para Orión tienen que medir 16.5 pies (5 metros) de diámetro y 10.8 pies (3.3 metros) de altura. Pesará alrededor de 31,000 libras (14,000 kg) cuando esté vacío. El volumen habitable estimado es de 692 pies cúbicos (11 metros cúbicos). Esto lo hace más grande que Apollo, pero más pequeño que el transbordador espacial.
Orion tendrá un módulo de servicio de un solo motor que alberga bahías de almacenamiento. Las funciones básicas estarán a cargo de baterías y pilas de combustible generadoras de electricidad. Estas funciones eléctricas se mejorarán con paneles solares que mantendrán la energía a un nivel mínimo durante la órbita lunar no tripulada.
El lanzamiento debe cronometrarse cuidadosamente para que un aterrizaje lunar tenga éxito. Primero, Orion se lanzará desde la Estación Espacial Kennedy utilizando un vehículo de lanzamiento Ares I. Una hora y media después de su lanzamiento, un cohete Res V lanzará la nave espacial de aterrizaje lunar Altair y una Etapa de Salida de la Tierra a la órbita de la Tierra para encontrarse con Orión. Se unirán y orbitarán la Tierra hasta por cuatro días mientras esperan que la luna esté en la posición correcta.
Cuando la Ventana de Inyección Trans-Lunar está abierta, lo que significa que la luna está alineada correctamente con el vehículo, la Etapa de Salida de la Tierra lanzará la nave espacial unida hacia la luna. La etapa de Salida de la Tierra desaparecerá y el módulo de aterrizaje lunar de Altai pondrá en órbita la nave restante en órbita alrededor de la luna. La tripulación utilizará el Lunar Lander para aterrizar de forma segura en la superficie de la luna mientras el resto de la nave espacial permanece en órbita esperando su regreso.
La misión inicial Constellation Orion será un viaje a la Estación Espacial Internacional. Esta primera prueba del sistema ayudará a identificar cualquier problema que pueda ser perjudicial para un alunizaje. El objetivo del primer viaje a la luna es una estancia de siete días en la superficie. Los científicos planean extender esto a 180 días dentro de una década de la primera misión de Orión, con el objetivo final de una estación lunar. Han circulado rumores de que un eventual aterrizaje en Marte comenzará con un lanzamiento lunar, por lo que las misiones Orion probablemente estarán probando las aguas para esta posibilidad.