Với khả năng mang tải trọng lớn (gần 9 tấn hàng hóa và chất nổ đẩy) cùng với kỹ thuật hiện đại và phức tạp, ATV là một nền tảng tuyện vời giúp châu Âu có thể phát triển những loại tàu vũ trụ mới với chức năng và độ phức tạp khác nhau. ESA đã có những nghiên cứu với phạm vi khác nhau.

Nghiên cứu 1

Nằm trong phạm vi của chương trình nghiên cứu tổng quát được bắt đầu vào đầu năm 2004, đề án này gồm 3 kịch bản:

Mang trở về hàng hóa lớn (Large Cargo Return)

Bộ phận mang hàng hóa tích hợp được thay bởi một khoang chứa hàng hóa lớn. Khoang này được bảo vệ bởi một lớp bảo vệ nhiệt, nhờ đó nó có thể mang trở về trái đất hàng trăm kg hàng hóa và các mẫu thí nghiệm có giá trị. Đề án này về sau được phát triển thành một nghiên cứu chi tiết hơn gọi là "phương tiện mang hàng hóa trở về" (Cargo Return Vehicle).

Tàu vận chuyển người (Crew Transport Vehicle)

Bộ phận mang hàng hóa tích hợp thành một khoang hạ cánh để chở người. Ban đầu nó sẽ được dùng làm tàu cứu hộ cho trạm ISS, sau đó sẽ trở thành một phương tiện chở người hoàn thiện (lên và xuống). Đề án này sẽ giúp châu Âu có khả năng mang người lên quỹ đạo thấp của trái đất.

Phương tiện vận tải hậu cần không điều áp (Unpressurised Logistics Carrier)

Đề án này có thể mang lên trạm tới hàng tấn thiết bị không cần điều áp, chở trong một bộ phận mang chuyên dụng có thể thay thế cho bộ phận mang hàng hóa tích hợp. Các thiết bị này sẽ được chuyển tới vị trí cuối cùng của nó bằng các cánh tay robot hay các cuộc đi bộ không gian.

Nghiên cứu 2

Đây là một nghiên cứu tỉ mỉ hơn gọi là "phương tiện mang hàng hóa trở về" (Cargo Return Vehicle – CARV). Bắt đầu vào mùa thu 2004, mục tiêu của loại tàu mới này là đỗ vào phần của Mỹ trên trạm ISS và trao đổi các giá tiêu chuẩn trên trạm.

Các hướng phát triển khác

Mang trở về hàng hóa nhỏ (Small payload return)

Phần trung tâm của ATV được trang bị một khoang nhỏ có thể được phóng ra. Khoang này sẽ có thể mang trở về trái đất 150 kg hàng hóa khi kết thúc sứ mệnh. Nó sẽ dùng để mang về các mẫu thí nghiệm khoa học và công nghệ có giá trị.

Nơi trú ẩn an toàn/phòng thí nghiệm trôi lơ lửng

ATV có thể được phát triển thành một phòng thí nghiệm không chở người với mức độ vi trọng lực lớn hơn của trạm ISS. Nó sẽ đậu định kỳ vào trạm ISS cho các nhiệm vụ hậu cần và có thể là một nơi trú ẩn an toàn cho toàn bộ phi hành đoàn của trạm khi có sự cố khẩn cấp.

Trạm không gian mini

ATV được trang bị với 2 cơ cấu lắp ghép ở phía trước và phía sau để có thể ghép nối với nhau như các toa tàu.

Phương tiện vận tải thám hiểm (Exploration Transport Vehicle - ETV)

ATV có thể được phát triển để trở thành một phương tiện vận tải mang được tới hàng tấn hàng cung cấp lên quỹ đạo của mặt trăng và sao hỏa bao gồm cả các kính viễn vọng không gian và các tàu vũ trụ liên hành tinh. Nó sẽ trở thành tàu kéo không gian lớn nhất được xây dựng.