美東時間5日早上7點5分（台灣時間5日晚間8點5分），獵戶座（Orion）太空船自美國佛羅里達州卡納維爾角（Cape Canaveral）空軍基地發射，揭開美國航空暨太空總署（NASA）火星計畫新頁；最終目標為2030年代將人送上火星。獵戶座計畫主任蓋耶爾（Mark Geyer）比喻，此次處女航意義可比擬阿波羅（Apollo）計畫及NASA太空梭時代的開端。
獵戶座此次試飛航程總長約4小時24分鐘，它搭載於目前地表最強力的發射器三角洲四號重型火箭（Delta IV-Heavy）上，前往5800公里高空；這比國際太空站的位置高了15倍。獵戶座將繞行地球2圈，最後以近每小時3萬公里的速度穿過大氣層，張開降落傘，降落在墨西哥西部下加利福尼亞半島外海中，由美國海軍協助回收。
這次試飛並沒有載人，但對NASA來說依然是一件大事。休士頓任務控制中心的飛航主任薩若芬（Mike Sarafin）3日於航前記者會表示，「自從太空梭計畫（於2011年）結束後，我們已好一段時間沒有這種感覺。......從美國的土地上發射一艘美國太空船，開展一個新的計畫：探索更深處的太空。」
獵戶座太空船外型與40餘年前送人登陸月球的阿波羅計畫指揮艙同樣為錐狀，但空間更大，且設計來載人前往更遙遠的太空。完整運作的獵戶座可以載4個人進行21天的太空任務。相較之下，阿波羅艙體可載3人，任務時間約限於6-12天間。
據NASA署長波登（Charlie Bolden）表示，4日試飛有2個主要目標。第一是測試系統，並在近期數起太空船發射意外後，重新建立太空旅行的信心。第二是盡量得知獵戶座在深處太空的耐受度，評估完整航程個環節的表現。
其中最關鍵者可能是熱防護效果。在回程中，獵戶號將經歷攝氏2000度的高溫。工程師希望得知獵戶號底部厚達5公尺的隔熱罩表現如何；這已是同型太空船中最厚者。
此外，太空艙內的輻射保護設計也極為重要。赫耶爾表示，獵戶座將經過部分范艾倫輻射帶（Van Allen radiation belts）。深層太空探索中，輻射是一項主要的風險。赫耶爾指出，太空船上的處理器體積極小，這有助於減輕重量，但也使它們更容易受輻射影響，因此電腦儀器需要特殊防輻射保護。這次試飛也將觀察電腦運作表現。
獵戶座是與一款新的強力火箭共同研發，預計2018年，這款新製的新型火箭可將獵戶座送往更遠的深處太空。首次載人飛行的時間則訂在2021年。目前，NASA計畫進程比阿波羅時代慢上許多，部分觀察者也因此表達憂心。
前美國喬治華盛頓大學太空政策研究所所長羅格斯頓（John Logsdon）便表示，在2021年以後，NASA的規劃並沒有明確時程，而「這樣的步調太慢了」，難以讓團隊持續保持機敏及參與感。並且，這並非來自技術的限制，而是因為資金不足。
一個可能的應對方式是組成跨國團隊，例如與歐洲合作火星計畫。但根據伯爾登就獵戶座試飛撰文中引述美國總統歐巴馬所言：「地球上最棒的國家不需倚賴其他國家進入太空。」
伯爾登也表示，人類已透過探測器探索火星，如今讓人類踏上火星的時間已經來臨。他也提醒道，當年NASA計畫將人送上月球時，這也是一個看似超越能力範圍的目標。NASA的火星計畫，將再一次為美國夢注入新的活力，並將科幻情節化為事實。
