ב-14 בינואר 2004, זמן לא רב לאחר אסון מעבורת החלל קולומביה, נשא בוש נאום לאומה בעניין מה שהצטייר כדשדוש בתוכנית החלל האמריקאית. בנאום, אשר עד מהרה זכה לכינוי החזון לחקר החלל, סקר בוש את אתגריה של ארצות הברית בתחום. הוא התווה שורה של יעדים מרחיקי לכת בחקר החלל, לרבות השלמת פיתוח פרויקט חללית אוריון וביצוע משימות מאוישות לירח ולמאדים. לימים נודע המתווה כתוכנית קונסטליישן. בשנים הבאות הוגדל תקציבה השנתי של סוכנות החלל האמריקאית ב-5% מדי שנה, עד שב-2008 הגיע לשיא של 18 מיליארד דולר. בהתאם למתווה של בוש, בשנים הבאות עבדו צוותים על גיבוש מסמך מדיניות רשמי לתוכנית החלל האמריקאית בראשית המאה ה-21. עבודה זו הגיעה לסיומה בשלהי שנת 2006, אז הוצגה לציבור "מדיניות החלל הלאומית של ארצות הברית לשנת 2006" (2006 U.S. National Space Policy). בין מטרותיה הרשמיות של התוכנית עומדות "הבטחת חופש הפעילות של ארצות הברית בחלל לשם ההגנה על האינטרסים האמריקניים" ו"הרחבת הנוכחות האנושית במערכת השמש באמצעות אמצעים מאיושים ובלתי מאוישים". בנוסף, הושם דגש על עידוד היזמות הפרטית בחקר החלל, הרחבת שיתוף הפעולה הבינלאומי וקידום ענייני הביטחון הלאומי של ארצות הברית.