Schon seit längerem wurde in der europäischen Raumfahrtbranche darüber gesprochen, dass Bauteile des erfolgreichen unbemannten Raumfrachters ATV (Automated Transfer Vehicle) nach dem Auslaufen des Programms um das Jahr 2014 weitere Verwendung finden sollen. Vor allem das sehr leistungsfähige und vielfältig einsetzbare Antriebsmodul des Raumfrachters gilt als geeignet für die Nutzung in der bemannten Raumfahrt. Mit den Transportdiensten zur ISS, bei der die ESA auch Fracht- und Verbrauchsgüter der US-Raumfahrtbehörde NASA zur Internationalen Raumstation ISS transportiert, bezahlen die Europäer ihren Anteil an den Betriebskosten der ISS. Da nun das ATV-Programm in Bälde ausläuft, war die Frage, wie die ESA ihren Anteil an den Betriebskosten erbringen kann, da direkte Geldüberweisungen an die USA vermieden werden sollten.

Nun hat die NASA beschlossen, von der ESA ein modifiziertes ATV-Antriebsmodul für ihre derzeit in der Entwicklung befindliche Orion-Raumkapsel zu bestellen. Es soll beim ersten unbemannten Testflug der Raumkapsel im Jahr 2017 zum Mond genutzt werden. Die damit für die Europäer verbundenen Kosten erkennt die NASA als Sachleistung für den ISS-Betrieb an. Zudem kann die europäische Raumfahrtindustrie direkte Erfahrungen mit bemannter Raumfahrt jenseits des Erdorbits sammeln. Eine wichtige Änderung am ATV-Servicemodul wird der Einbau eines leistungsstarken Raketenmotors, der später beispielsweise für das Eintrittsmanöver in eine Mondumlaufbahn und für den Rückflug zur Erde genutzt werden soll. Die bisherigen kleineren Antriebe für den Flug zur ISS werden dann als Steuerdüsen verwendet.

Bei ihrem Testflug im Jahr 2017 soll die Orion-Raumkapsel mit der derzeit in der Entwicklung befindlichen US-Schwerlastrakete SLS (Space Launch System) in eine Erdumlaufbahn transportiert werden, bevor eine weitere Zündung der zweiten Raketenstufe Orion in eine Transferbahn zum Mond befördert. Damit verlässt rund 45 Jahre nach dem letzten Flug eines Raumschiffs zum Mond erstmals wieder eine Raumkapsel die Erdumlaufbahn. Die Flugzeit zum Erdtrabanten wird etwa drei Tage betragen. Orion soll nach den bisherigen Planungen aber nicht in eine Umlaufbahn um den Mond einschwenken. Stattdessen fliegt die Kapsel auf einer freien Rückkehrbahn, die sie nach einer Umrundung des Mondes wieder zur Erde zurückführt. Die Form dieser Bahn erinnert an eine unsymmetrische "8". Der Eintritt in die Erdatmosphäre wird mit rund elf Kilometer pro Sekunde erfolgen. Er stellt damit extreme Anforderungen an die Beständigkeit des Hitzeschilds, der bei dieser Mission ebenfalls auf die Probe gestellt wird.