De vrais tests sur banc d'essai étaient réputés infaisables à cause des milliers d'explosions nucléaires qu'il fallait effectuer au même endroit. Néanmoins, des expérimentations furent conçues pour tester la plaque de poussée au cours d'essais nucléaires. Des tests de plus longues durées étaient envisageables dans l'espace et plusieurs faillirent être mis sur pied. La conception des amortisseurs pouvait être testée en grandeur réelle sur Terre en utilisant des explosifs chimiques.
Le principal problème lié à un lancement terrestre est la contamination nucléaire. Freeman Dyson estimait alors qu'avec des bombes nucléaires ordinaires, chaque lancement provoquerait des cancers fatals pour 10 personnes dans le monde (le mode de calcul de cette estimation est contesté).
Les retombées du lancement d'un Orion de 5 500 t à fission ne correspondent qu'à une explosion de 10 mégatonnes (40 pétajoule). Grâce à une conception appropriée des bombes, Ted Taylor estimait que les retombées pouvaient être divisées par 10, ou même rendues nulles si la fusion pure était utilisée[citation nécessaire].
À basse altitude (durant le lancement), l'équipage peut être exposé à plus de retombées radioactives, et de plus, il y a le risque de bombardement par des éclats fluidifiés giclant du sol. Un vaisseau de 10 m de diamètre pouvait être monté sur le premier étage d'une Saturn V pour le début de l'ascension; pour les autres, la solution proposée consistait à utiliser un explosif conventionnel étalé sur la plaque de poussée pour le début de l'ascension avant d'activer la propulsion nucléaire quand l'altitude le permettait.
Dans les couches denses de l'atmosphère, la diffusion Compton pourrait également représenter un danger pour l'équipage. La solution consisterait à le réfugier à l'abri des radiations dans un compartiment au milieu de la cargaison et des équipements. Un tel refuge serait de toute façon nécessaire dans les missions lointaines pour résister aux éruptions solaires.
Le lancement terrestre d'une fusée Orion vers l'orbite basse engendrerait des impulsions électromagnétiques qui pourraient être fatales aux ordinateurs et satellites. Ce problème peut être résolu en procédant aux lancements dans des régions isolées (l'EMP n'étant néfaste que sur quelques centaines de kilomètres).
En orbite proche, la magnétosphère rabattrait vers la Terre des retombées radioactives, à moins d'allumer au-dessus d'une région polaire.
Le fonctionnement proche d'un Orion inonderait d'énergie les ceintures de Van Allen et perturber les satellites en orbite. Mais la Terre elle-même est bien protégée des ceintures de Van Allen, de plus il existe des solutions relativement simples pour les décharger de leur flux de radiations à l'aide de câbles électrodynamiques.
Même dans l'espace interplanétaire, ce vaisseau et le programme d'essais nécessaire à sa mise au point violeraient le traité d'interdiction partielle des essais nucléaires de 1963. Néanmoins, certains objectent que ce traité est basé sur des suppositions obsolètes. Il est désormais établi que le milieu interplanétaire est particulièrement radioactif, le projet Orion n'y contribuerait pas de façon sensible. Le gouvernement américain tenta de faire introduire une exception dans le traité de 1963 afin de permettre la propulsion spatiale nucléaire, mais les soviétiques craignant un détournement militaire de cette exception, s'y opposèrent et empêchèrent la révision du traité nécessitant l'unanimité.
L'approche la moins nuisible serait l'assemblage du vaisseau en orbite par des moyens plus conventionnels et sa mise à feu au-delà de la magnétosphère.
La stabilité était aussi un aspect problématique à cause de l'incertitude de la trajectoire des bombes éjectées, mais il fut démontré qu'à la longue, toutes les erreurs induites tendaient à s'annuler.
Le projet Daedalus, ainsi que les autres basés sur des microexplosions thermonucléaires, devraient contourner ces restrictions. Le système Daedalus se base sur des faisceaux de particules provoquant la fusion de pastilles d'environ un gramme et équivalentes à seulement 10-20 t de TNT.