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  在基斯特勒火箭机(Rocketplane Kistler)公司其K-1火箭发展计划无法达成资金拨款的义务要求,美国国家航空暨太空总署于2007年10月18日决定终止合作协议,连带也解除商业轨道运输服务重新竞标时与基斯特勒火箭机公司的第二次合作可能。2008年2月19日,美国国家航空暨太空总署宣布选择了轨道科学公司的方案。2008年12月23日,美国国家航空暨太空总署提供轨道科学公司19亿美元的商业轨道运输服务(Commercial Orbital Transportation Services)之合作协定,而根据协定轨道科学公司必须在2016年以前借由8次天鹅座宇宙飞船任务运送多达20吨的货物抵达国际太空站上。  2010年4月时,在科罗拉多州科罗拉多泉举办的国家太空研讨会(National Space Symposium)上展示了天鹅座宇宙飞船于轨道上航行的全尺寸模型。2010年12月时,轨道科学公司则推出负责装载天鹅座宇宙飞船的中级运载火箭安塔瑞斯火箭。2013年2月年时,根据报导指出天鹅座宇宙飞船第一次示范任务预计在2013年6月才会展开。

  天鹅座宇宙飞船由两个基本部分组成,分别为加压货物模组(PCM)与服务模组(SM)。加压货物模组由泰雷兹阿莱尼亚宇航公司所制造,其基本装载容量为18立方米。服务模组则是自轨道科学公司生产的卫星平台STAR Bus与黎明号零件参考而成,其中总质量1,800公斤的推进器采用了以自燃推进剂(Hypergolic propellant)联氨与四氧化二氮为动力来源的火箭发动机,另外透过2个砷化镓太阳能电池模组以提供高达4千瓦的电力。2009年11月12日时,荷兰太空(Dutch Space)宣布将由其提供天鹅座宇宙飞船其太阳能电池模组。  其中天鹅座宇宙飞船参考日本H-II传送载具、SpaceX天龙号太空船以及其他商业轨道运输服务方案的作法,计划在靠近国际太空站后透过移动维修系统将宇宙飞船移至和谐号节点舱的通用接驳装置(Common Berthing Mechanism)进行对接。而在一般任务之中,天鹅座宇宙飞船计划会持续停泊在国际太空站30天左右的时间。<br>天鹅座飞船的设计并未考虑搭载货物重返地表,在结束任务脱离国际太空站后将会和俄罗斯的进步号太空船的用途一样,装载太空站的垃圾与废弃物并在大气层燃烧殆尽。  另外轨道科学公司计划在第四次任务时改采用天鹅座宇宙飞船扩展型版本,其中除了将加压货物模组扩展至27立方米外,同时发电设施也改使用阿连特科技系统(Alliant Techsystems)所研发较以往太阳能电池更有效率的光伏阵列。另外在载运火箭部分也改使用推进力更强的卡斯托30XL火箭发动机,在太阳能电池模组重量减轻的情况下使得扩展型版本的天鹅座宇宙飞船能够多为国际太空站增加700公斤的有效载荷。另外轨道科学公司的计划还可能推出包括不加压货物模组(UCM)与返回货物模组(RCM),其中前者为如同美国国家航空暨太空总署的快速后勤舱(ExPRESS Logistics Carrier),能够运送如轨道替换单元(Orbital replacement unit)这类不需要加压的货物,而后者则是能允许国际太空站将部分货物借由天鹅座宇宙飞船运回地球。

  格林尼治时间2014年10月28日下午6时22分,天鹅座飞船搭乘安塔瑞斯火箭从美国弗吉尼亚州瓦勒普斯岛发射升空。但在升空后6秒钟,该飞船发生爆炸。NASA指挥中心的工作人员表示,飞船上装载着2200公斤的物资,原计划给国际空间站的6名宇航员提供补给。事故没有造成人员伤亡,但是带来了重大财产损失和运载工具的损失。
天鹅座宇宙飞船()为美国轨道科学公司因应美国国家航空暨太空总署商业轨道运输服务(Commercial Orbital Transportation Services)发展计划的一部分而正在开发的无人驾驶补给飞船(Unmanned resupply spacecraft),计划是借由安塔瑞斯火箭来将飞船运送至国际太空站所在轨道以补给物资。在美国航天飞机宣布将会退役后,自2000年8月起国际太空站的补给任务便逐渐由无人载具的定期发射任务取代,这包括有俄罗斯联邦太空局的进步号太空船、欧洲太空总署的自动传送载具、宇宙航空研究开发机构的H-II传送载具与SpaceX的天龙号太空船。而美国国家航空暨太空总署计划借由与天鹅座宇宙飞船建立合作关系,进一步发展自身国内的航空与航太工业。