Un an après l'accident de la navette spatiale Columbia, le Président Georges W. Bush souhaite relancer l'exploration de l'espace et renouer avec les succès du programme Apollo. En réponse à la demande présidentielle, la NASA met en place le programme Constellation qui vise à envoyer des astronautes sur la Lune à l'horizon 2020.
Le programme nouvellement engagé s'appuie d'une part sur la fusée géante Ares et d'autre part sur le vaisseau habité Orion qui doit prendre la relève de la navette spatiale. L'ensemble sera financé en partie grâce aux économies réalisées par l'arrêt de la flotte des navettes et du désengagement des Américains de la station spatiale internationale en 2028.
A son arrivée à la Maison-Blanche, le Président Barack Obama demande que soit réexaminée l'orientation que prend le programme spatial américain. Le rapport rendu par le « Review of United States Human Space Flight Plans Committee » recommande de prolonger l'exploitation de la station spatiale et de s'appuyer sur le secteur privé pour les missions en orbite basse. De ces recommandations ainsi que d'autres émises par le comité, le Président Obama décide d'annuler le programme Constellation. Le développement d'Orion est maintenu mais pour des missions d'exploration habitée du système solaire, notamment la Lune et ultérieurement la planète Mars.
Le module de commande est largement inspiré des antiques capsules Apollo de forme conique tronquée. Offrant un volume habitable de 9 m3, il est en mesure de transporter quatre astronautes pour des vols de trois semaines ou de rester amarré à la station spatiale pendant six mois. Tout comme le Crew Dragon et le CST-100 Starliner, Orion est prévu pour être réutilisable une dizaine de fois. Bien qu'il soit possible au vaisseau d'effectuer un atterrissage sur la terre ferme, un amerrissage a toutefois été privilégié lors du retour sur Terre.
Bien qu'il soit possible à Orion de rallier la station spatiale internationale, le vaisseau est essentiellement conçu pour des missions au-delà de l'orbite terrestre, notamment vers la Lune et ultérieurement vers Mars. Après un vol d'essai à vide en 2014, Orion devrait effectuer ses deux prochaines missions vers la Lune. Lors d'Artemis I, qui s'est déroulée fin 2022, Orion a volé dans sa configuration opérationnelle mais sans équipage pour se mettre en orbite autour de la Lune. En 2024, Artemis II rééditera la mission précédente mais cette fois avec un équipage de quatre astronautes.
Le développement du vaisseau Orion est essentiellement confié à Lockheed Martin, le seul à ne pas avoir proposé de projet dans le cadre du Commercial Crew Programme. Il travaille en étroite collaboration avec Airbus, fournisseur du module de service.
Forte de son expérience acquise sur l'ATV, l'Agence Spatiale Européenne est sollicitée par la NASA pour étudier un dérivé du cargo européen qui servirait de module de service au vaisseau Orion. Cette partie du vaisseau regroupe l'ensemble des équipements qui ne sont pas indispensables pour le retour sur Terre, notamment les panneaux solaires pour l'alimentation électrique, la propulsion principale et les réservoirs d'ergols associés ainsi que les consommables (eau, oxygène, azote) utilisés par l'équipage. Ce module est construit pour 450 millions d'euros sous la maîtrise d'oeuvre d'Airbus à Brême en Allemagne.
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