La puissante fusée Delta IV à deux étages de la société United Launch Alliance (ULA) transportant la capsule de 8,6 tonnes s'est arrachée de son pas de tir de la station de l'Armée de l'air de Cap Canaveral comme prévu à 12h05 GMT (7h05 heure locale), à l'ouverture d'une fenêtre de tir de 2 heures 39 minutes.

Après une ascension de 17 minutes, Orion se séparera du deuxième étage du lanceur pour se mettre sur une orbite elliptique. Le vaisseau effectuera deux tours de la Terre, dont le second à 5800 km d'altitude, soit près de quatorze fois la distance de la Station spatiale internationale du sol (420 km), pour un périple de 4 heures et 24 minutes qui se conclura par un amerrissage en douceur dans l'océan Pacifique, à 1000 km des côtes mexicaines de la péninsule de Basse-Californie.

Vu l'altitude à laquelle Orion évoluera, elle pourra effectuer un retour dans l'atmosphère à plus de 32'000 km/h avant de se poser sur le Pacifique, freinée par trois parachutes.

Ce vol est destiné à tester principalement le bouclier thermique du vaisseau, qui doit résister à des températures de 2200 degrés, ainsi que ses parachutes et ses ordinateurs de bord. Il y a aussi 1200 capteurs pour mesurer les vibrations, le niveau de bruit et la température.

Le lancement de la capsule Orion constitue le premier jalon d'un nouveau programme spatial qui devrait mener à l'envoi d'un vol habité sur Mars en 2030.