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Para reemplazar los servicios de transporte de carga y tripulación hacia y desde la Estación Espacial Internacional tras el retiro del transbordador espacial en 2011, Estados Unidos desarrolló un enfoque novedoso para adquirir esos servicios de entidades comerciales estadounidenses. El 9 de enero de 2014, Orbital Sciences Corporation, una de las dos empresas seleccionadas inicialmente para brindar servicios de transporte de carga, lanzó la primera misión operativa de su nave espacial Cygnus. Durante su estancia de un mes en la estación espacial, la tripulación a bordo de la Expedición 38 descargó su carga y luego la llenó de basura y equipo innecesario antes de liberarla para un reingreso destructivo. El novedoso enfoque de que el gobierno contrate servicios proporcionados por empresas privadas abrió un nuevo capítulo en la exploración espacial humana.
Cronograma de la primera fase de las actividades de los Servicios de Transporte Orbital Comercial (COTS).
El 14 de enero de 2004, el presidente George W. Bush anunció la Visión para la Exploración Espacial (VSE). Además de proponer un regreso a la Luna, el VSE vio el retiro del transbordador espacial después de completar el montaje de la estación espacial. La VSE alentó a la NASA a adquirir servicios de carga comercial para la estación espacial tan pronto como fuera posible, y el administrador de la NASA, Michael D. Griffin, estableció la Oficina del Programa de Carga y Tripulación Comercial (C3PO) en noviembre de 2005. El programa inauguró un nuevo modelo de negocio para la estación espacial. agencia que en lugar de los tradicionales contratos de adquisición con empresas privadas para entregar hardware y servicios, la NASA ahora dependía de que las empresas invirtieran su propio capital para desarrollar las naves espaciales y los cohetes necesarios. Luego, la agencia compró los servicios de transporte a las empresas. El C3PO ideó un proceso de dos fases para desarrollar servicios de reabastecimiento de carga a la estación espacial: el programa del Sistema de Transporte Orbital Comercial (COTS) para que entidades comerciales desarrollen y demuestren servicios comerciales confiables, seguido del programa de Servicios de Reabastecimiento Comercial (CRS) para entregar realmente carga a la estación espacial. El 18 de agosto de 2006, la NASA anunció que Space Exploration Corporation (SpaceX) de Hawthorne, California, y Rocketplane Kistler (RpK), con sede en Oklahoma City, Oklahoma, habían ganado la primera ronda de la competencia COTS y habían firmado Acuerdos de Ley Espacial (SAA). con las dos empresas. En octubre de 2007, la NASA rescindió el acuerdo con RpK porque la empresa no había reunido suficiente capital. Luego de una segunda ronda de competencias, la NASA seleccionó y firmó un SAA con Orbital Sciences Corporation (Orbital) de Dulles, Virginia, el 19 de febrero de 2008.
Izquierda: Los trabajadores integran el simulador de masa Cygnus con su vehículo de lanzamiento Antares. Derecha: Primer lanzamiento de un cohete Antares en 2013, con un simulador de masa Cygnus.
La empresa aeroespacial italiana Thales Alenia Space construyó el vehículo de carga Cygnus de Orbital, basándose en su experiencia en la construcción del módulo de investigación Columbus de la Agencia Espacial Europea y los módulos logísticos multipropósito para la estación espacial. Orbital desarrolló el cohete Antares de dos etapas para lanzar la nave espacial Cygnus. El 23 de diciembre de 2008, la NASA anunció la adjudicación de los primeros contratos CRS a SpaceX para 12 misiones de reabastecimiento de estaciones espaciales utilizando su nave espacial Dragon y a Orbital para ocho misiones, añadiendo en 2015 ocho vuelos más Dragon y tres Cygnus más. El 14 de enero de 2016, un segundo contrato CRS-2 no solo garantizó al menos seis misiones SpaceX y Orbital más, sino que también agregó un tercer contratista, Sierra Nevada Corporation, con sede en Sparks, Nevada, para proporcionar al menos seis vuelos de una versión de carga de su avión espacial reutilizable Dream Chaser. Orbital lanzó el primer vuelo de prueba de su cohete Antares desde el puerto espacial regional del Atlántico Medio en la isla Wallops, Virginia, el 21 de abril de 2013, con una carga útil de prueba para simular la masa de una nave espacial Cygnus. Los objetivos de la misión no incluían acercarse a la estación espacial y el simulador de masa se quemó al reingresar el 10 de mayo.
Izquierda: Despegue del cohete Antares que transporta la misión Cygnus Demo 1. Centro: La nave espacial Cygnus Demo atrapada por Canadarm2 antes de atracar en la estación espacial. Derecha: Luca S. Parmitano, miembro de la tripulación de la Expedición 37 de la Agencia Espacial Europea, dentro de la nave espacial Cygnus durante su misión de demostración a la estación espacial.
Orbital llevó a cabo una única misión de demostración, denominada Cygnus Demo 1, y se lanzó el 18 de septiembre de 2013. La compañía comenzó la tradición de nombrar su nave espacial en honor a astronautas fallecidos u otros notables aeroespaciales, bautizando a esta primera como G. David Low en honor al primero. astronauta y empleado de Orbital que murió en 2008. Frank L. Culbertson, ejecutivo de Orbital y compañero de Low en la promoción de 1984, dijo durante una conferencia de prensa previa al vuelo: "Estábamos muy orgullosos de nombrarlo G. David Low". Once días después de su lanzamiento, el miembro de la tripulación de la Expedición 37, Luca S. Parmitano, de la Agencia Espacial Europea, agarró la nave espacial con el sistema de manipulación remota Canadarm2 y la atracó en el nadir o puerto orientado a la Tierra del módulo Nodo 2 Harmony de la estación. La tripulación descargó las 1,543 libras de suministros que traía y el 22 de octubre lo desatracó, cargado con 2,850 libras de carga para su eliminación. Al día siguiente, Cygnus encendió su motor para comenzar el ardiente reingreso sobre el Océano Pacífico. La misión completó la certificación de vuelo de Orbital para su vehículo de carga.
Izquierda: Despegue de la primera misión operativa de reabastecimiento de carga Cygnus. Centro: El brazo robótico Canadarm2 de la estación espacial a punto de capturar la primera nave espacial Cygnus operativa llamada SS C. Gordon Fullerton. Derecha: El primer Cygnus mejorado que llegó a la estación espacial en 2015; compárelo con el Cygnus estándar más pequeño.
El parche de misión para la primera misión operativa de reabastecimiento de carga de Orbital a la estación espacial.
La primera misión operativa Cygnus, denominada Orb-1, comenzó el 9 de enero de 2014. La nave espacial que lleva el nombre del astronauta de la NASA C. Gordon Fullerton, fallecido el año anterior, llegó a la estación espacial tres días después. El astronauta de la NASA Michael S. Hopkins, miembro de la tripulación de la expedición 38, utilizó el Canadarm2 para agarrarlo y atracarlo en el módulo Harmony. La tripulación a bordo descargó las 2.780 libras de suministros que la nave espacial trajo a la estación y la liberó el 18 de febrero. Se deshizo de 3.240 libras de basura y otras cargas innecesarias. Hasta la fecha, 19 naves espaciales Cygnus han transportado más de 64 toneladas de logística a la estación espacial, con solo un lanzamiento fallido, la misión Orb-3 en octubre de 2014. Este fracaso de lanzamiento y otro con SpaceX en junio de 2015 pusieron de relieve la sabiduría de la decisión. utilizar dos sistemas separados e independientes para lanzar carga a la estación espacial. A finales de 2015, Orbital introdujo un Cygnus mejorado con un aumento del 50% en el volumen interno para transportar más carga. Además de actualizar su nave espacial y su cohete, Orbital experimentó cierta reestructuración corporativa a lo largo de los años, fusionándose por primera vez con Alliant Technologies en 2015 para formar Orbital ATK. En 2018, Northrup Grumman adquirió Orbital ATK para formar Northrup Grumman Innovation Systems. Las mejoras a la propia estación espacial, como la apertura de un segundo puerto de atraque en el módulo Unity en 2015, permitieron acoplar dos vehículos de carga al mismo tiempo, con un tercer puerto disponible en 2019 para que la tripulación y los vehículos de carga de SpaceX atracaran directamente en la estación sin la necesidad de que los astronautas utilicen Canadarm2 para agarrarlos y atracarlos. A partir de 2024, un cuarto puerto permitirá que cuatro vehículos de carga y tripulación permanezcan en la estación simultáneamente.
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