Penghancuran pesawat ulang-alik Columbia pada tahun 2003 mendorong Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional (NASA) untuk mencari metode alternatif perjalanan ruang angkasa. Kendaraan yang direncanakan untuk menggantikan pesawat luar angkasa adalah Constellation Orion yang diproduksi oleh Lockheed Martin. Orion tampak sangat mirip dengan pesawat ruang angkasa Apollo tahun 1960-an, meskipun lebih besar dan jauh lebih maju. Orion akan menampung empat orang kru yang tujuan utamanya adalah penelitian. Tidak seperti misi bulan sebelumnya, keempat anggota awak akan meninggalkan pesawat di orbit untuk melakukan perjalanan ke permukaan bulan.
Orion kadang-kadang disebut “Apollo pada steroid” karena penampilannya yang mirip dengan pesawat bulan asli. Dalam banyak hal dasar, ini jauh lebih mirip dengan Apollo daripada pesawat ulang-alik saat ini. Orion berbentuk seperti kerucut dan memiliki kapsul yang akan diterjunkan dengan parasut ke tempat yang aman saat kembali ke Bumi, bukan pesawat ulang-alik seperti saat mendarat.
Rencana untuk Orion memiliki diameter 16.5 kaki (5 meter) dan tinggi 10.8 kaki (3.3 meter). Beratnya sekitar 31,000 pon (14,000 kg) saat kosong. Diperkirakan volume yang dapat dihuni adalah 692 kaki kubik (11 meter kubik). Ini membuatnya lebih besar dari Apollo, tetapi lebih kecil dari pesawat ulang-alik.
Orion akan memiliki Modul Servis mesin tunggal yang menampung ruang penyimpanan. Fungsi dasar akan dijalankan oleh baterai dan sel bahan bakar pembangkit listrik. Fungsi listrik ini akan ditingkatkan dengan susunan surya yang akan menjaga daya tetap pada tingkat minimum selama orbit bulan tak berawak.
Peluncuran harus dilakukan dengan hati-hati agar pendaratan di bulan berhasil. Pertama, Orion akan diluncurkan dari Stasiun Luar Angkasa Kennedy menggunakan kendaraan peluncuran Ares I. Satu setengah jam setelah peluncurannya, roket Res V akan meluncurkan pesawat ruang angkasa Altair yang mendarat di bulan dan Earth Departure Stage ke orbit Bumi untuk menemui Orion. Mereka akan bergabung dan mengorbit Bumi hingga empat hari sambil menunggu bulan berada di posisi yang benar.
Ketika Jendela Injeksi Trans-Lunar terbuka, artinya bulan sejajar dengan kendaraan, Tahap Keberangkatan Bumi akan meledakkan pesawat ruang angkasa yang bergabung menuju bulan. Tahap Keberangkatan Bumi kemudian akan jatuh dan Altai Lunar Lander meluncurkan pesawat yang tersisa ke orbit di sekitar bulan. Awak akan menggunakan Lunar Lander untuk mendarat dengan aman di permukaan bulan sementara sisa pesawat ruang angkasa tetap di orbit menunggu mereka kembali.
Misi awal Constellation Orion adalah perjalanan ke Stasiun Luar Angkasa Internasional. Tes pertama sistem ini akan membantu menentukan masalah apa pun yang dapat merusak pendaratan di bulan. Tujuan perjalanan bulan pertama adalah tinggal tujuh hari di permukaan. Para ilmuwan berencana untuk memperpanjang ini menjadi 180 hari dalam satu dekade misi pertama Orion, dengan tujuan akhirnya sebuah stasiun bulan. Desas-desus telah beredar bahwa pendaratan Mars akhirnya akan dimulai dengan peluncuran bulan, sehingga misi Orion mungkin akan menguji kemungkinan ini.