2010年，美国现有的航天飞机将全部退役。今后，将用什么新型航天器来完成未来的载人登月飞行呢？
根据最新的航天计划，美国将在未来时间里投资上千亿美元，研制新一代载人探测航天器，不仅要取代现有航天飞机的全部功能，能够将航天员送到近地轨道，完成国际空间站的组装工作，而且还要将航天员送上月球轨道并安全返回，今后还要将航天员送到火星上。
为此，美国航空航天局开展了“空间探索新构想初始概念”项目预研，认为新一代载人探测航天器最合理的设计是采用太空舱式飞船结构，而非机翼式结构。整体设计应采用传统火箭，可以保证更安全。采用模块化功能设计，航天器根据需要既可以载人，也可以载货，并遵循人货分离的基本原则，分别把人员和货物送入轨道，而不是像航天飞机那样，将入与货物一起送人太空。
美国航空航天局已决定，未来新一代载人探测航天器将有两种型号：一种用于国际空间站运输，运载能力为25吨；另一种用于月球探索计划，运载能力为35吨。经过改进后航天器可进一步提升运载能力，用于未来火星探测任务。
新的载人探测航天器和“阿波罗号”飞船很相似，但载人空间大了1倍，质量约12吨，能将4名航天员送往月球，每年最多可飞行6次；此外，也可作为国际空间站送接航天员或运送物资的货船。运载火箭将沿用现有航天飞机的主发动机和固体燃料助推器，但布局改为上下两级串联结构，一级采用固体火箭助推器，二级为低温火箭。
新的登月之旅中，推进力强大的运载火箭将把登月着陆器和载货舱送上太空，之后另一枚较小的火箭再把载人航天器送上太空，分别进入地球轨道后，载人飞行器将与登月着陆器和载货舱对接成为一体，然后由第二级火箭将它们一同送往月球。进入月球轨道后，登月着陆器将与航天器脱离并降落到月球表面，航天器则仍留在月球轨道上。与“阿波罗”登月行动不同的是，4名航天员可以全部乘坐着陆器降落到月球上，而不必有人留守在航天器上。
航天员在进行大约7天的月球勘探之后，再次乘登月着陆器的返回舱从月球表面发射升空，回到月球轨道，与等候在那里的航天器对接。宇航员进入飞行器中，然后抛弃着陆器返回舱，飞回地球。在进入地球大气层后，航天器释放降落伞，启动制动火箭系统和气囊进行软着陆。