天鵝座飛船

美國太空梭宣布退役后，自2000年8月起國際太空站的補給任務便逐漸由無人載具的定期發射任務取代，這包括有俄羅斯聯邦太空局的進步號太空船、歐洲空間局的自動傳送載具、宇宙航空研究開發機構的H-II傳送載具與SpaceX的天龍號太空船。美國國家航空航天局藉由與天鵝座宇宙飛船建立合作關係，進一步發展自身國內的航空與航天工，並與基斯特勒火箭機（Rocketplane Kistler）公司開展合作。

在基斯特勒火箭機（Rocketplane Kistler）公司宣布其K-1火箭發展計劃無法達成資金撥款的義務要求后，美國國家航空航天局於2007年10月18日決定終止合作協議，連帶也解除商業軌道運輸服務重新競標時與基斯特勒火箭機公司的第二次合作可能。

2008年2月19日，美國國家航空航天局宣布選擇了軌道科學公司的方案。

2008年12月23日，美國國家航空航天局提供軌道科學公司19億美元的商業軌道運輸服務（Commercial Orbital Transportation Services）之合作協定，而根據協定軌道科學公司必須在2016年以前藉由8次天鵝座宇宙飛船任務運送多達20噸的貨物抵達國際太空站上。

2010年4月時，在科羅拉多州科羅拉多泉舉辦的國家太空研討會（National Space Symposium）上展示了天鵝座宇宙飛船於軌道上航行的全尺寸模型。

2010年12月時，軌道科學公司則推出負責裝載天鵝座宇宙飛船的中級運載火箭安塔瑞斯火箭。

天鵝座宇宙飛船由兩個基本部分組成，分別為加壓貨物模組（PCM、）與服務模組（SM）。

加壓貨物模組

加壓貨物模組由泰雷茲阿萊尼亞宇航公司所製造，其基本裝載容量為18立方米。

服務模組

服務模組則是自軌道科學公司生產的衛星平台STAR Bus與黎明號零件參考而成，其中總質量1,800公斤的推進器採用了以自然推進劑（Hypergolic propellant）聯氨與四氧化二氮為動力來源的火箭發動機，另外透過2個砷化鎵太陽能電池模組以提供高達4千瓦的電力。2009年11月12日時，荷蘭太空（Dutch Space）宣布將由其提供天鵝座宇宙飛船其太陽能電池模組。

天鵝座宇宙飛船參考日本H-II傳送載具、SpaceX天龍號太空船以及其他商業軌道運輸服務方案的作法，計劃在靠近國際太空站后透過移動維修系統將宇宙飛船移至和諧號節點艙的通用接駁裝置（Common Berthing Mechanism）進行對接。而在一般任務之中，天鵝座宇宙飛船計劃會持續停泊在國際太空站30天左右的時間。而在返程時儘管一般型號的天鵝座宇宙飛船並無返回地球之能力，但可以如同俄羅斯的進步號太空船一般將陳舊設備與垃圾裝載在其內並且加以拋棄。

另外軌道科學公司計劃在第四次任務時改採用天鵝座宇宙飛船擴展型版本，其中除了將加壓貨物模組擴展至27平方米外，同時發電設施也改使用阿連特科技系統（Alliant Techsystems）所研發較以往太陽能電池更有效率的光伏陣列。另外在載運火箭部分也改使用推進力更強的卡斯托30XL火箭發動機，在太陽能電池模組重量減輕的情況下使得擴展型版本的天鵝座宇宙飛船能夠多為國際太空站增加700公斤的有效載荷。另外軌道科學公司的計劃還可能推出包括不加壓貨物模組（UCM）與返回貨物模組（RCM），其中前者為如同美國國家航空航天局的快速後勤艙（ExPRESS Logistics Carrier），能夠運送如軌道替換單元（Orbital replacement unit）這類不需要加壓的貨物，而後者則是能允許國際太空站將部分貨物藉由天鵝座宇宙飛船運回地球。

美國東部時間2013年9月29日7時，美國私營企業軌道科學公司的“天鵝座”貨運飛船與國際空間站成功對接。美國航天局電視直播了這次太空對接，義大利宇航員盧卡-帕爾米塔諾操作國際空間站上的機械臂，成功抓住緩緩靠近的“天鵝座”飛船。軌道科學公司隨即在推特上發帖慶祝。這是繼太空探索技術公司的“龍”飛船之後，又一艘與空間站對接的美國私企飛船。

美國軌道科學公司2014年1月9日9日成功發射“天鵝座”飛船，正式開始為國際空間站運送物資。這是繼太空探索技術公司之後，又一家美國私營企業加入為空間站運送物資行列。

美國軌道科學公司的“天鵝座”貨運飛船2014年8月15日結束了歷時一個月的國際空間站之旅，從空間站上脫離后開始返回。

格林尼治時間2014年10月28日下午6時22分，攜帶美國天鵝座宇宙飛船的“安塔瑞斯”號運載火箭在弗吉尼亞州瓦勒普斯島發射升空。此次是天鵝座宇宙飛船首次夜間升空，在升空后6秒鐘時運載火箭爆炸，爆炸燃起巨大火球，運載火箭沒有載人，但天鵝座”宇宙飛船受損。

2014年11月3日，而實際上，此次失事火箭所使用的發動機部分源自上世紀60年代蘇聯研製用於登月的火箭發動機技術。

2015年11月6日，美國國家航空航天局（NASA）放出了了去年“天鵝座”飛船爆炸事故的近照。

美國宇航局(NASA)消息，歷經三次延遲發射的新一代“天鵝座”(Cygnus)無人貨運飛船於美國佛羅里達州當地時間2015年12月6日下午4時44分從卡納維拉爾角空軍基地成功發射升空，將3.5噸的補給與儀器送往國際空間站。這是繼去年10月“天鵝座”飛船發射失敗爆炸以來，美國軌道ATK公司首次恢復向國際空間站供貨。

飛船最初定於3日發射，但由於佛州當地天氣狀況突變，大風、濃厚的雲層和降雨等惡劣氣候條件導致發射時間連續三天推遲，終於在6日迎來好天氣。由“宇宙神5”型火箭搭載的新“天鵝座”飛船按照預定時間準時升空，隨後順利與火箭分離，按計劃將於9日抵達國際空間站。“天鵝座”此次攜帶超過3.5噸的物資，包括食品、零部件配件和科學實驗設備。NASA稱，這次補給中的1/3是6名空間站宇航員的給養，若無補充，空間站上的食品預計明年4月告罄。

經過3天的追逐，美國東部時間12月9日6時19分（北京時間19時19分），美國軌道ATK公司的“天鵝座”飛船追上空間站，空間站上的美國宇航員謝爾·林格倫操縱近18米長的機械臂，將飛船緊緊抓住。此次補給任務將把空間站上的食品儲備延長至明年5月。飛船還攜帶不少科研載荷，包括一個支持細胞培養、細菌和其他微生物研究的新型生命科學設備；第一個將從空間站上部署的微型衛星以及部署工具；熔融鋼鐵熱物理性能試驗設施以及耐火紡織品評估試驗設施等。由於聖誕節即將到來，此次物資中還有帶給宇航員的節日禮物。

2016年3月22日，美國軌道ATK公司向國際空間站發射“天鵝座”貨運飛船，飛船在完成任務返回時將和過去一樣在地球大氣層中焚毀。但與此前任務不同的是，這一次美國航天局將在“天鵝座”焚毀前先在飛船上遙控放一把“大火”。這場人造火災將是美國航天局“飛船火焰實驗”的一部分。美國航天局說，儘管該機構已從事太空飛行幾十年，但對火災在太空微重力環境下的燃燒擴散情況了解不多，而飛船火災又是美國航天局與國際太空探索界最大的擔憂之一。

該項目負責人之一加里·拉夫16日在一份聲明中說：“‘飛船火焰實驗’將是迄今在太空最大的一次人造火災。此前我們只是在空間站微重力環境中做過一些小型燃燒實驗。而在‘飛船火焰實驗’中，我們將安全地燃燒尺寸大一些的材料，不會對空間站或空間站宇航員帶來額外風險。”拉夫說，更好地了解火情在太空環境下的擴散情況，將有助於研製更好的防火材料與技術，從而幫助提高太空旅行的安全性。按計劃，“飛船火焰實驗”將在“天鵝座”飛船上一個長0.9米、寬0.9米、高1.5米的模塊中進行。在飛船從空間站脫離一段距離后，地面人員將遙控點火，燃燒物是長1米、寬0.4米的特殊布料。此前空間站上實驗燃燒的材料長與寬都不超過10厘米。

美國2016年10月17日19時45分，升級版“安塔瑞斯”火箭噴出明亮的火焰併發出巨大的轟鳴聲，托舉著“天鵝座”飛船從美國弗吉尼亞州的瓦勒普斯航天發射場飛入夜空之中。如果一切順利，“天鵝座”飛船將於23日抵達空間站，並停留約5周時間。

北京時間2017年4月18日23時12分，由南京理工大學微納衛星工程技術研究中心研發的“南理工二號”，搭乘天鵝座貨運飛船“約翰·格倫”號發射升空，抵達國際空間站后將擇機拋射入軌。

2020年2月15日15時21分，“天鵝座”貨運飛船攜帶約7500磅（約3.4噸）物資和實驗設備，搭乘美國諾思羅普-格魯曼公司（Northrop Grumman）Antares 230+火箭從美國弗吉尼亞州瓦勒普斯飛行基地發射升空。