シャトル・ケンタウロス

Centaur G と G-Prime

シャトル・ケンタウロスGプライムとユリシーズのイラスト
メーカー	ジェネラル・ダイナミクス
原産国	アメリカ合衆国
ケンタウロスGプライム
身長	9.3メートル（31フィート）
直径	4.6メートル（15フィート）
空の塊	2,761 kg (6,088 ポンド)
総質量	22,800 kg (50,270 ポンド)
搭載	RL10-3-3A ×2個
最大推力	73.40 kN (16,500 lbf) (エンジンあたり)
比推力	446.4秒
推進剤	液体水素​
ケンタウロスG
身長	6.1メートル（20フィート）
直径	4.6メートル（15フィート）
空の塊	3,060 kg (6,750 ポンド)
総質量	16,928 kg (37,319 ポンド)
搭載	RL10-3-3B ×2個
最大推力	66.70 kN (14,990 lbf) (エンジンあたり)
比推力	440.4秒
推進剤	液体水素​

シャトル・セントールは、スペースシャトルに搭載して上空に運び、高軌道に衛星を打ち上げたり、深宇宙に探査機を打ち上げたりするのに使用するように設計されたセントール 上段ロケットのバージョンであった 。2つの派生型が開発された。ガリレオとユリシーズの木星ロボット探査機の打ち上げ用に計画されたセントールGプライムと、米国防総省のミルスター衛星や金星探査機マゼランに使用するために計画された短縮版のセントールGである。強力なセントール上段により、より重い深宇宙探査機をより早く木星に到達させることができ、宇宙船の運用寿命を延ばすことができた。しかし、どちらの派生型もシャトルで飛行することはなかった。このプロジェクトは、機密扱いの衛星にはセントールのパワーが必要だと主張したアメリカ空軍と国家偵察局から支援を受けた。米空軍はセントールGの設計開発費の半分を支払うことに同意し、アメリカ航空宇宙局（NASA）が残りの半分を支払った。

どちらのバージョンも、スペースシャトルとセントーサ間の通信を処理するアルミニウム構造の再利用可能なセントーサ統合サポートシステム（CISS）に収められていた。すべてのセントーサ段階では定期的に水素が放出され、沸騰しないように-253 °C（-423 °F）以下で保管する必要がある。シャトル-セントーサのミッションは2回予定されており、6日間隔で1時間の打ち上げウィンドウが設けられていたため、2つの別々の宇宙船と発射台が必要だった。スペースシャトルの チャレンジャー号と アトランティス号は、 CISSを搭載できるように改造された。スペースシャトルのメインエンジンは、定格出力レベルの109パーセントで稼働することになっていた。ペイロードは軌道上で初日に展開する必要があったため、ミッションは、宇宙飛行経験があり、宇宙適応症候群を患っていないことが分かっている宇宙飛行士で構成された4人の乗組員によって遂行されることになっていた。最初の Centaur G-Prime は、1985 年 8 月 13 日にサンディエゴのカーニーメサにあるジェネラルダイナミクスの工場から出荷されました。

シャトル・セントーアの飛行予定のわずか数ヶ月前にチャレンジャー号の事故が発生し、プロジェクトは中止された。ガリレオとユリシーズ探査機は、最終的にははるかに出力の低い固体燃料 慣性上段ロケット（IUS）を使用して打ち上げられたが、ガリレオは木星に到達するために金星と地球からの複数の重力支援を必要とした。米空軍は、セントーアGプライム上段ロケットの派生型をタイタンロケットと組み合わせてタイタンIVを製造し、1994年に初飛行を行った。その後18年間で、タイタンIVとセントーアGプライムは18基の軍事衛星を軌道に乗せた。

セントールは、液体水素を燃料として、液体酸素を酸化剤として使用する上段ロケットである。ジェネラル・ダイナミクス社によって1950年代後半から1960年代前半に開発され、プラット・アンド・ホイットニーRL10エンジン2基によって駆動された。^{[1] [2]液体水素を燃料として使用するロケットは、理論上は}灯油を燃焼するロケットよりも打ち上げ重量1キログラムあたり40パーセント多くのペイロードを持ち上げることができるが、液体水素を使用することの課題により、新しい技術の開発が必要であった。液体水素は極低温燃料であり、非常に低い温度で凝縮するため、沸騰しないように-253°C（-423°F）以下で保管する必要がある。したがって、ロケットの排気、比較的温かい液体酸素、空力加熱、太陽の放射熱など、すべての熱源からの断熱が必要であった。^[3]

燃料は、水素だけが漏れる微細な穴から漏れる可能性があるが、燃料タンクを密閉すると別の問題が発生する。^[4]断熱されていても、熱漏れにより温度が上昇して水素が沸騰する可能性がある。適切な通気口がなければタンク内の圧力が高まりタンクが破裂する可能性があるが、通気口が多すぎると過剰な量の燃料が失われる。^[5] これらの課題は、溶接部からの燃料漏れや、液体水素の極低温に突然接触したときに金属隔壁が収縮するなどの技術的な困難とともに、セントールの開発を悩ませた。[ ^{6]さらに問題を複雑にしたのは}、米国空軍（USAF）とアメリカ航空宇宙局（NASA）の職員向けのデモンストレーション中に、エンジンテストスタンドでRL10が爆発したことだ。^[6]

プロジェクトの運営は1962年10月にアラバマ州ハンツビルにあるNASAのマーシャル宇宙飛行センターからオハイオ州のルイス研究センターに移管され、液体水素の強力な支持者であるエイブ・シルバースタインが指揮を執った。 ^[7]彼は徹底した試験体制を主張し、問題を特定してその解決策を提案した。^{[8]セントール計画の技術的問題は徐々に克服された。設計には、}アトラスロケットファミリーで先駆けとなった軽量化の特徴、すなわち加圧されたときだけ形状を維持するモノコックスチールシェル、共通の隔壁で分離された水素タンクと酸素タンク、推進剤タンクを囲む内部支柱や断熱材がない点が特に含まれていた。^[9]セントールでの液体水素の取り扱い技術は、サターンVロケットのS-IIおよびS-IVB上段にも使用され、後にスペースシャトルの外部燃料タンクとスペースシャトルの主エンジン（SSME）にも使用された。^[7]

1960年代から1970年代にかけて、セントーはアトラス・セントーロケットの上段として使用され、7回のサーベイヤー計画、^[2] 5回のマリナー計画、パイオニア10号と11号探査機の打ち上げに貢献した。^{[10] 1970年代には、セントーは米空軍の}タイタンIIIブースターの上に搭載され、タイタンIIIEロケットが作られ、バイキング、ヘリオス、ボイジャー計画の打ち上げに使用された。^[11] 1980年までに、セントー上段は55回飛行し、故障は2回のみであった。^[12]

1972年にスペースシャトルを開発するという決定は、ロボット探査機による太陽系探査プロジェクトにとって悪い前兆となった。このプロジェクトは、コスト意識が高まっていたニクソン政権と米国議会から厳しい監視を受けるようになっていたからである。^{[13] [14]スペースシャトルは}低軌道を超えて運用されることは想定されていなかったが、多くの衛星、特に通信衛星はより高く飛ぶ必要があり、そのためには静止軌道が好まれた。スペースシャトルのコンセプトでは、当初、サターンVで打ち上げられる有人スペースタグが求められていた。タグは宇宙ステーションを拠点とし、スペースシャトルによって整備と燃料補給が行われる予定だった。予算削減により、1970年にサターンVの生産終了が決定され、宇宙ステーションの建設計画は断念された。スペースタグは上段となり、スペースシャトルによって宇宙に運ばれることになった。さらなる予算削減や技術的困難に備えて、NASAは再利用可能なアジェナとセントールの上段ロケットの研究も委託した。[ 15 ^]

資金が逼迫していたため、NASAはスペースシャトル関連のプロジェクトを他の組織に委託しようとした。NASAのジョージ・ロー副長官は1973年9月に 国防研究技術部長のマルコム・R・カリーと会談し、スペースタグの開発が完了するまでの間、より高い軌道に衛星を打ち上げるためにスペースシャトル用の暫定上段ロケット（IUS）を米空軍が開発するという非公式の合意に達した。議論の末、国防総省当局者は1974年7月11日、IUSにコミットすることに合意した。国防長官のジェームズ・R・シュレジンジャーは4日後、 NASA長官のジェームズ・C・フレッチャーとロー長官と会談し、この決定を確認した。一連の研究契約が交わされ、IUSは使い捨ての固体燃料上段ロケットであるとの決定に至った。その後入札が行われ、 1976年8月にボーイング社が落札した。IUSは1977年12月に慣性上段ロケットに改名された。 ^[15]マーシャル宇宙飛行センターがIUSの作業を管理する主導センターに指定された。^[16]

1978年4月、IUS開発の見積額は2億6,300万ドル（2023年時点で9億6,500万ドルに相当）であったが、1979年12月までに4億3,000万ドル（2023年時点で14億5,600万ドルに相当）に再交渉された。^{[17] IUSの主な欠点は、速度を上げるために他の惑星の周りで}重力スリングショット操作に頼らなければ、木星にペイロードを打ち上げるのに十分なパワーがなかったことである。これはほとんどのエンジニアが洗練されていないと考え、NASAジェット推進研究所（JPL）の惑星科学者は、ミッションが木星に到達するまでに数か月または数年長くかかることを意味するためそれを嫌った。^{[18] [19]} IUSはモジュール方式で構築され、2段式でした。9,700キログラム（21,400ポンド）の推進剤を備えた大型ステージと、ほとんどの衛星に十分な2,700キログラム（6,000ポンド）の小型ステージで構成されていました。また、2つの大型ステージで複数の衛星を打ち上げることもできます。^{[15] USAFはNASAに、}ガリレオのような惑星ミッションに使用できる3段構成（ ^[20]大型2段と小型^1段）の開発を依頼しました。^[20] NASAはその開発をボーイングと契約しました。^[19]

連邦議会は1977年7月12日、木星探査機への資金提供を承認した。^[21]翌年、この探査機は、現在ガリレオ衛星として知られている木星の最大の4つの衛星を発見した17世紀の天文学者ガリレオ・ガリレイにちなんでガリレオと改名された。^[22] 1980年代初頭、ガリレオは技術的および資金的な困難に苦しみ、行政管理予算局（OMB）はNASAに予算削減を命じた。空軍の介入により、ガリレオは中止を免れた。空軍は、対衛星兵器に直面しても回避行動をとることができるガリレオのような自律型宇宙船の開発と、近くで核爆発が起こっても生き残るために応用される木星の磁気圏の強力な放射線に耐えられるようにJPLがガリレオを設計していた方法に興味を持っていた。 ^[23]ガリレオ計画は、火星をスリングショット操作で木星に到達するのに惑星の配置が有利になる1982年1月の打ち上げを目指していた。 ^[24]ガリレオは木星を訪れる5番目の宇宙船であり、木星を周回する最初の宇宙船であり、搭載した探査機が木星の大気圏に突入する最初の宇宙船となる。^[25] 1984年12月、ガリレオ計画マネージャのジョン・R・カサニは、ガリレオが途中で小惑星29アンフィトリテをフライバイすることを提案した。米国の宇宙ミッションが小惑星を訪問するのはこれが初めてであった。NASA長官ジェームズ・M・ベッグスは、ガリレオの副次的目的としてこの提案を承認した。^[26]

信頼性を高めてコストを削減するため、ガリレオ計画の技術者らは、大気圏突入時の加圧プローブをベント式に切り替えることを決定した。これにより重量が100キログラム（220ポンド）増加し、信頼性向上のための構造変更でさらに165キログラム（364ポンド）増加したが、これらすべてにIUSの追加燃料が必要となった。^[27]しかし、3段式IUS自体が設計仕様を約3,200キログラム（7,000ポンド）も超過していた。^[24]ガリレオとIUSを持ち上げるには、スペースシャトルの外部燃料タンクの特別な軽量版を使用し、スペースシャトルのオービターから必須でない機器をすべて取り外し、SSMEを定格出力レベルの109パーセントのフルパワーで稼働させる必要があった。^[19]このため、より複雑なエンジン冷却システムの開発が必要となった。^[28] 1979年後半にはスペースシャトル計画の遅れによりガリレオの打ち上げ日は1984年に延期されたが、その時点では惑星の並びがもはや揃っておらず、火星へのパチンコ打ち上げでは木星に到達できなかった。^[29]

IUSの代替案は、スペースシャトルの上段にセントールを使用することだった。シャトル・セントールでは、SSMEから109%の電力を必要としないし、2,000キログラム(4,500ポンド)を木星に送るのにスリングショット操作も必要なかった。^[24] NASAの宇宙輸送システム担当副長官ジョン・ヤードリーは、ルイス研究センターにセントールをスペースシャトルに統合することの実現可能性を判断するよう指示した。ルイスの技術者は、それが実現可能で安全であると結論付けた。^[30] NASA内部の情報源はワシントンポストのジャーナリスト、トーマス・オトゥールに、セントールをスペースシャトルに搭載できるように改造するコストは価値があるだろうと語った。セントールの性能上の利点により、ガリレオは1982年の打ち上げ時期に縛られなくなるからだ。^[24]

検討された3つ目の可能性は、タイタンIIIEの上にセントール上段ステージを搭載してガリレオを打ち上げるというものだったが、これにはケープカナベラルの発射施設の再建が必要となり、2億8500万ドル（2023年には9億6500万ドルに相当）のガリレオ計画の費用に少なくとも1億2500万ドル（2023年には4億2300万ドルに相当）が追加されることになる。^[24]ベッグスは使い捨ての打ち上げロケット（ELV）は時代遅れであり、それにお金をかけるとスペースシャトルの費用対効果を損なうだけだと主張した。^[31]さらに、タイタンは米空軍によって開発され、所有・管理されていたため、タイタンを使用することでNASAは米空軍と緊密に協力しなければならなくなり、NASAの経営陣はそれを可能な限り避けたいと考えていた。^[32] NASAとUSAFはある程度協力し、お互いに依存し合っていたが、ライバルでもあり、NASAは米国防総省（DoD）による宇宙計画の管理の試みに抵抗した。^[33] 1981年11月13日、ロナルド・レーガン大統領は 国家安全保障決定指令第8号を発行し、スペースシャトルがすべての軍事および民間政府ミッションの主要打ち上げシステムとなることを指示した。^{[34] [35]} しかし、空軍次官（秘密裏に国家偵察局長）のエドワード・C・オルドリッジ・ジュニア^[36]は、 NASAが年間24回のスペースシャトル打ち上げという目標を達成できるかどうか疑問視していた。オルドリッジは、12回の方が可能性が高いと考えており、最新の2機のオービター、ディスカバリー号と アトランティス号だけが最大のペイロードを運ぶことができることを考えると 、スペースシャトルの飛行回数が足りないかもしれないと考えていた。レーガン大統領は政策を見直し、ELVとスペースシャトルの混合運用を認めるよう説得され、^{[37] [38]}米空軍は1984年にタイタンIVロケットを10機発注した。^[31] NASAの歴史家TAヘッペンハイマーは、振り返ってみると「タイタンIIIE-セントールを選択しなかったのは間違いだった」と述べている。^[39]シャトルの使用に伴う遅延とコストの上昇を考えると、これは1984年には明らかではなかった。^[32]

ガリレオは予定されていた唯一のアメリカの惑星探査ミッションだったが、もう一つ準備されていたミッションがあった。それは、 1984年にユリシーズ^{と改名された国際太陽極軌道ミッションである。[40]}もともと1977年にNASAと欧州宇宙機関（ESA）がそれぞれ1機ずつ宇宙機を提供する2機の宇宙機ミッションとして構想されたが、アメリカのミッションは1981年にキャンセルされ、NASAの貢献は電源、打ち上げ用ロケット、NASA深宇宙ネットワークを介した追跡に限定された。^[41]このミッションの目的は、衛星を太陽の周りの極軌道に乗せることで、太陽圏に関する知識を深めることだった。地球の軌道は太陽の赤道に対してわずか7.25度傾いているので、地球から太陽の極を観測することはできない。^{[41]科学者たちは、}太陽風、惑星間磁場、宇宙線、宇宙塵に対する理解を深めたいと考えた。ユリシーズ探査機はガリレオと同じ当初の目的地であり、まず木星まで旅し、その後スリングショット操作で黄道面を離れて太陽極軌道に入ることになっていた。^[42]

シャトル・セントールのもう一つのミッションは、その後、金星レーダーマッパー（後にマゼランと改名）の形で現れた。この探査機の最初のミッション統合パネル会議は、1983年11月8日にルイス研究センターで開催された。オービタル・サイエンシズ社の トランスファー軌道ステージ（TOS）、アストロテック社のデルタ・トランスファーステージ、ボーイング社のIUSなど、いくつかのスペースシャトル上段ロケットが検討されたが、会議ではセントールが最良の選択肢として選ばれた。マゼランは暫定的に1988年4月に打ち上げが予定されていた。 ^{[43]米空軍は1984年に}ミルスター衛星の打ち上げにシャトル・セントールを採用した。これらの軍用通信衛星は、傍受、妨害、核攻撃に対して強化されていた。このプロジェクトに関するジェネラル・ダイナミクスとの電話会話は、安全な回線で行う必要があった。米空軍が参加していたことでプロジェクトは中止を免れたが、米空軍は設計変更と性能向上を求めた。そのような変更の1つは、ミルスターとケンタウルスを直接接続し、爆発ボルトを使用して分離できるようにすることでしたが、その結果生じる衝撃の影響を確認するためにさらなるテストが必要でした。^[43]

NASA長官ロバート・A・フロッシュは1979年11月にセントーアの使用には賛成できないと述べたが、セントーアはエドワード・P・ボーランド下院議員に支持された。ボーランド議員はIUSは深宇宙ミッションにはパワー不足だと考えたが、他の目的での開発には反対しなかった。ボーランド議員は、わずか2年の飛行でガリレオを木星軌道に乗せたセントーアの能力に感銘を受け、軍事利用の可能性も見出した。ボーランド議員は下院情報委員会と下院歳出委員会の独立機関歳出小委員会の委員長を務め、ガリレオの重量問題でさらに延期が必要になった場合はセントーアを使用するよう歳出委員会に指示させた。議会委員会の命令には法的根拠がないため、NASAはこれを無視することができた。上院でフロッシュは態度を明確にせず、NASAはこの件を検討中だとだけ述べた。^[44]

NASAはガリレオを2つの別々の宇宙船に分割することを決定しました。大気圏探査機と木星周回機です。周回機は1984年2月に打ち上げられ、探査機は1ヶ月後に打ち上げられました。探査機が到着したときには周回機は木星の周回軌道上にあり、中継機としての役割を果たすことができました。2つの宇宙船を分離するにはさらに5000万ドル（2023年には1億6900万ドルに相当）の費用がかかると見積もられました。^[45] NASAは、2つの宇宙船を別々に競争入札することで、この費用の一部を回収できると期待していました。しかし、大気圏探査機は2段式IUSで打ち上げられるほど軽量でしたが、木星周回機は火星の周りを重力スリングショットで回しても打ち上げるには重すぎたため、3段式IUSが依然として必要でした。^[29]

1980年後半までに、2段式IUSの開発費用は5億600万ドル（2023年には15億7100万ドルに相当）にまで上昇した。^[15] USAFはこのコスト超過を吸収できた（実際、もっと高額になる可能性を予想していた）が、NASAは3段式の開発に1億7900万ドル（2023年には5億800万ドルに相当）という見積もりに直面した。 ^[19]これはNASAの予算より1億ドル（2023年には2億8400万ドルに相当）多かった。^[46] 1981年1月15日の記者会見で、フロッシュはNASAが3段式IUSへの支援を撤回し、セントーアを採用すると発表した。その理由は「他に合理的なスケジュールで同等のコストで利用できる上段ロケットがない」ためである。^[47]

セントールはIUSに比べて重要な利点があった。主な利点は、はるかに強力だったことだ。ガリレオ探査機と軌道船は再結合でき、探査機は2年の飛行時間で木星に直接到達できた。^{[18] [19]}移動時間が長くなると、部品が老朽化し、搭載電源と推進剤が枯渇する。^[48]ユリシーズとガリレオの放射性同位元素熱電発電機（RTG）は、打ち上げ時に約570ワットを生成したが、これは1か月あたり0.6ワットの割合で減少した。^[49]重力アシストオプションの中には、太陽に近づく飛行も含まれており、熱応力を誘発する。^[48]

CentaurがIUSより優れていたもう一つの利点は、より強力である一方で、推力の発生が遅いため、急激な動きやペイロードへの損傷の可能性を最小限に抑えられることだった。また、点火するとすぐに燃え尽きてしまう固体燃料ロケットとは異なり、Centaurの液体燃料エンジンは停止して再起動することができた。これにより、Centaurは中間コース修正や複数回の燃焼飛行プロファイルの形で柔軟性を獲得し、ミッション成功の可能性を高めた。最後に、Centaurは実績があり、信頼性があった。唯一の懸念は安全性についてであった。固体燃料ロケットは、特に液体水素を含む液体燃料ロケットよりもはるかに安全であると考えられていた。^{[18] [19]} NASAのエンジニアは、追加の安全機能の開発には最大5年かかり、最大1億ドル（2023年には2億8,400万ドルに相当）の費用がかかる可能性があると見積もった。^{[45] [46]}

IUSは1982年10月にタイタン34Dに搭載されて初飛行し、2つの軍事衛星を静止軌道に投入した。^[17]その後、1983年4月のスペースシャトルミッションSTS-6で使用され、最初の追跡およびデータ中継衛星（TDRS-1）を展開したが、^[50] IUSのノズルの位置が1度変化したため、衛星は間違った軌道に配置されてしまった。何が悪かったのか、そして再発防止策を講じるのに2年を要した。^[20]

セントールの採用決定は惑星科学者を喜ばせ、通信業界にも歓迎された。なぜなら、シャトルとIUSは3,000キログラム（6,600ポンド）のペイロードに制限されていたのに対し、セントールはより大きな衛星を静止軌道に乗せることができることを意味したからである。NASA本部は、ESAのアリアンロケットファミリーに対する回答としてシャトル-セントールを好んだ。1986年までに、開発中のアリアンの新しいバージョンは、3,000キログラム（6,600ポンド）を超えるペイロードを静止軌道に打ち上げることができると予想され、それによってNASAは衛星打ち上げビジネスの利益性の高い部分から切り離された。USAFは、NASAが3段式IUSを放棄するという決定に失望したものの、対衛星兵器に対する回避行動を行うために、USAFの衛星が以前よりも多くの推進剤を搭載する必要があることを予見していた。^[51]

特に、ボーイングとマーシャル宇宙飛行センターの2つのグループがこの決定に不満を抱いていた。^[52]他の航空宇宙企業は、NASAが新しい高エネルギー上段ロケット（HEUS）や軌道トランスファービークル（OTV）（当時はスペースタグと呼ばれていた）を開発するのではなく、既存のセントー上段ロケットを改造することに決めたことに失望した。OMBは技術的な理由でセントーに反対したわけではないが、それは裁量的支出であり、1981年の予算削減の雰囲気の中で、OMBは1983年度予算で削除できると考え、1982年2月に議会に提出された。ガリレオは、2段式IUSを使用して1985年の打ち上げに向けて再構成されたが、これは木星に到達するのに4年かかり、到着時には訪問する衛星の数が半分に減ることになる。^[53]

上院科学技術宇宙小委員会の委員長であるハリソン・シュミット上院議員^[51]は、アポロ17号で月面を歩いた元宇宙飛行士^[54]で、下院および上院の歳出委員会と同様にOMBの決定に反対した。下院科学技術宇宙小委員会の委員長で、アラバマ州の選挙区がマーシャル宇宙飛行センターを含むロニー・G・フリッポ下院議員は、この決定を支持した。1982年7月、セントーの支持者は、1億4000万ドル（2023年には3億7400万ドルに相当）を緊急補足歳出法に追加し、同法は1982年7月18日にレーガン大統領によって署名され、法律として発効した。この法律は資金を割り当てるとともに、NASAとボーイング社にガリレオ用の2段式IUSの作業を中止するよう指示した。 [ ^51]

フリッポはこの決定に異議を唱えた。彼は、セントーアは今年度1億4000万ドルかかり、シャトル・セントーア計画全体の費用は約6億3400万ドル（2023年には16億9400万ドルに相当）と見積もられているため高価すぎる、深宇宙探査に2回しか必要ないため用途が限られている、重要な契約が入札手続きなしにジェネラル・ダイナミクスに与えられているため調達ミスの典型であると主張した。彼は下院科学宇宙技術委員会のドン・フークア委員長の支援を得た。セントーアを擁護したのは、ジェネラル・ダイナミクスを含むサンディエゴ地区のビル・ローリー下院議員だった。^[53]

9月15日、フリッポは1983年のNASA歳出法案にセントール計画のさらなる作業を禁止する修正案を提出したが、彼の立場は、スペースシャトルの初期の飛行で国防総省の機密衛星にはさらなる遮蔽が必要で、それが重量を増加させ、セントール計画のパワーを必要とすることを示したとアルドリッジとベッグスが主張したことで弱められた。アルドリッジとベッグスは、シャトル・セントール共同開発の協定をまもなく締結すると発表した。フリッポの修正案は316対77の投票で否決され、シャトル・セントール計画への道が開かれた。^[36]

1982年8月30日、NASAセンターとセントーアの契約業者の代表者による会議がサンディエゴのジェネラルダイナミクスで開催され、プロジェクトの要件について議論された。主な制約は、衛星とセントーアの上段ステージの両方が、長さ18.3メートル（60フィート）、幅4.6メートル（15フィート）までの荷物を収容できるスペースシャトルの貨物室に収まらなければならないことだった。セントーアが長くなればなるほど、ペイロード用のスペースは少なくなり、その逆もまた同様であった。^{[55] [56]}

このことから、Centaur の 2 つの新しいバージョン、Centaur G と Centaur G-Prime が生まれました。Centaur G は USAF のミッション、具体的には衛星を静止軌道に乗せることを目的としており、設計と開発にかかる 2 億 6,900 万ドル (2023 年には 7 億 1,900 万ドルに相当) は USAF と 50:50 で分割されました。長さは 6.1 メートル (20 フィート) で、長さ 12.2 メートル (40 フィート) までの USAF の大型ペイロードを搭載できました。乾燥重量は 3,060 キログラム (6,750 ポンド) で、満載時の重量は 16,928 キログラム (37,319 ポンド) でした。Centaur G-Prime は深宇宙ミッション用で、長さが 9.0 メートル (29.5 フィート) で、より多くの推進剤を搭載できますが、ペイロードの長さは 9.3 メートル (31 フィート) に制限されます。セントールGプライムの乾燥重量は2,761キログラム（6,088ポンド）で、満載時の重量は22,800キログラム（50,270ポンド）であった。^{[55] [57] [58]}

2つのバージョンは非常に似ており、コンポーネントの80パーセントが同じでした。セントーアG-プライムステージには、2つのRL10-3-3Aエンジンがあり、それぞれ73,400ニュートン（16,500 lb _f）の推力、 446.4秒の比推力、5:1の燃料比でした。セントーアGステージには、2つのRL10-3-3Bエンジンがあり、それぞれ66,700ニュートン（15,000 lb _f）の推力、440.4秒の比推力、6:1の燃料比でした。エンジンは、宇宙空間で長時間惰性走行した後でも複数回再起動することができ、ターボポンプで駆動する油圧式ジンバル駆動システムを備えていました。^{[55] [57] [58]}

Centaur G および G-Prime の航空電子機器は標準の Centaur と同じで、前部機器モジュールに搭載されていました。誘導と航法を制御するために、 16キロバイトのRAMを搭載した 24ビットの Teledyneデジタル コンピュータ ユニットが使用されていました。同じ加圧鋼製タンクが使用されていましたが、前部隔壁を覆う 2 層のフォーム ブランケットと 3 層の放射線シールドを含む、より多くの断熱材が使用されていました。^[55]その他の変更点には、新しい前方および後方アダプター、新しい推進剤充填、排出、およびダンプ システム、およびTDRS システムと互換性のあるS バンド送信機とRFシステムが含まれていました。^[59] Centaur を安全にするためにかなりの努力が払われ、故障を克服するための冗長コンポーネントと、緊急時に推進剤を排出できるように推進剤の排出、排出、および通気システムが採用されました。^[60]

どちらのバージョンも、スペースシャトルとセントーア上段ステージ間の通信を処理する 4.6 メートル (15 フィート) のアルミニウム構造であるセントーア統​​合サポート システム (CISS) に収められていました。これにより、スペースシャトルの改造を最小限に抑えることができました。貨物ドアが開くと、CISS は 45 度回転してセントーアの打ち上げ準備位置に移動します。20 分後、セントーアは、スーパー*ジップ分離リングと呼ばれる 10 センチメートル (4 インチ) のストロークを備えた 12 個のコイル スプリングのセットによって打ち上げられます。セントーア上段ステージは、スペースシャトルから安全な距離でメインの燃焼を開始する前に、45 分間毎秒 0.30 メートル (1 フィート/秒) の速度で惰性走行します。ほとんどのミッションでは、1 回の燃焼のみが必要でした。燃焼が完了すると、宇宙船はセントーア上段ステージから分離されますが、セントーア上段ステージは宇宙船に衝突しないように操縦することができます。^{[60] [61]}

オービターとセントーロスの間のすべての電気接続はCISSを経由していました。セントーロスの電源は150アンペア時（540,000 C）の銀亜鉛電池によって供給されました。CISSの電源は2つの375アンペア時（1,350,000 C）電池によって供給されました。CISSもオービターに接続されていたため、2つの故障に対する冗長性が提供されました。^[62]セントーロスG CISSの重量は2,947キログラム（6,497ポンド）、セントーロスGプライムCISSの重量は2,961キログラム（6,528ポンド）でした。^[58] CISSは10回の飛行に完全に再利用可能で、地球に帰還しました。スペースシャトル チャレンジャーと アトランティスはCISSを搭載できるように改造されました。^{[60] [59]}これらの変更には、セントーの極低温推進剤を充填および排出するための配管の追加と、セントー上段の充填と監視のための後部飛行甲板上の制御装置が含まれていました。^[63]

1981年6月までに、ルイス研究センターはセントーアGプライムの契約を4件締結し、総額748万3000ドル（2023年時点で2000万ドルに相当）となった。ジェネラル・ダイナミクスがセントーアロケットを開発し、テレダインがコンピューターとマルチプレクサを、ハネウェルが誘導航法システムを、そしてプラット・アンド・ホイットニーが4基のRL10A-3-3Aエンジンを開発することになっていた。^[64]

ジョンソン宇宙センター、マーシャル宇宙飛行センター、ケネディ宇宙センターの所長であるクリストファー・C・クラフト・ジュニア、ウィリアム・R・ルーカス、リチャード・G・スミスは、NASA本部がシャトル・ケンタウルスをルイス研究センターに割り当てた決定を気に入らなかった。1981年1月にNASAの長官代行アラン・M・ラヴレースに宛てた手紙の中で、彼らはシャトル・ケンタウルス計画の管理は、極低温燃料に関する経験があり、スペースシャトルに関する経験が豊富なマーシャル宇宙飛行センターに割り当てるべきだと主張した。3人の所長は、スペースシャトルは彼らのセンターだけが理解できる複雑なシステムだと考えていた。^[65]

ルイス研究センターの技術者たちは、違った見方をしていた。ルイス研究センター所長のジョン・F・マッカーシー・ジュニアは3月にラブレースに手紙を書き、ルイス研究センターが最良の選択である理由を説明した。同センターは、スペースシャトルとセントーアの結合の実現可能性を評価するプロジェクトを主導したこと、NASAの他のどのセンターよりもセントーアの経験が豊富であること、セントーアを開発したこと、セントーアとタイタンIIIブースターを結合したタイタン-セントーア計画を管理したこと、サーベイヤー、バイキング、ボイジャー計画を通じて宇宙探査機の経験があること、平均的な技術者が13年の経験を持つ非常に熟練した労働力を持っていたことなどである。1981年5月、ラブレースは、ルイス研究センターにプロジェクトの管理を任せるという決定をルーカスに伝えた。^[65] 1982年11月、ルイス研究センター所長アンドリュー・ストファンとジェット推進研究所所長ルー・アレンはガリレオ計画に関する覚書に署名した。ジェット推進研究所はミッションの設計と管理を担当し、ルイス研究センターはガリレオ宇宙船をセントールおよびスペースシャトルと統合する責任を負った。 ^[66]

ルイス研究センターの将来は、1970年代から1980年代初頭にかけて不透明だった。1970年代にはネルバ核ロケットエンジンのキャンセルにより一連のレイオフが起こり、経験豊富なエンジニアの多くが退職を選んだ。 ^{[67] 1971年から1981年の間に、スタッフ数は4,200人から2,690人に減少した。1982年、スタッフは}レーガン政権がセンターの閉鎖を検討していることを知り、センターを救うために精力的なキャンペーンを展開した。スタッフはセンターを救うための委員会を結成し、議会へのロビー活動を開始した。委員会はオハイオ州上院議員ジョン・グレンと下院議員メアリー・ローズ・オーカー、ハワード・メッツェンバウム、ドナルド・J・ピーズ、ルイス・ストークスを動員し、議会にセンター存続を説得した。^[68]

マッカーシーは1982年7月に退職し、アンドリュー・ストーファンがルイス研究センターの所長に就任した。彼はNASA本部の副長官で、1962年からセントーに関わり、1970年代にはアトラス・セントーとタイタン・セントーの事務所を率いていた。^{[69] [70]}ストーファンの下で、ルイス研究センターの予算は1979年の1億3300万ドル（2023年には4億5000万ドルに相当）から1985年には1億8800万ドル（2023年には4億5200万ドルに相当）に増加した。これにより20年ぶりにスタッフの増加が可能となり、190人の新しいエンジニアが雇用された。^[64]その過程で、ルイス研究センターは基礎研究から離れ、シャトル・セントーのような主要プロジェクトの管理に関わるようになった。^[68]

ウィリアム・H・ロビンズは、 1983年7月にルイス研究センターのシャトルセンタープロジェクトオフィスの責任者に任命された。ロビンズの経験のほとんどはNERVAに関するもので、セントーアについてはこれが初めての経験であったが、彼は経験豊富なプロジェクトマネージャーであった。彼はプロジェクトの管理と財務の取り決めを担当した。^[71]ヴァーノン・ワイアーズが彼の副官であった。アメリカ空軍のウィリアム・ファイルズ少佐も副プロジェクトマネージャーになった。彼はプロジェクトオフィスで重要な役割を担う6人のアメリカ空軍将校を連れてきた。^[72]マーティ・ウィンクラーはジェネラルダイナミクスでシャトル-セントーアプログラムを率いた。^[73] 1963年以来セントーアに取り組んできたスティーブン・V・サボは、ルイス研究センターの宇宙輸送工学部門の責任者であり、推進、与圧、構造、電気、誘導、制御、遠隔測定システムを含むスペースシャトルとセントーアの統合に関連する活動の技術面を担当していた。エドウィン・マックリーはペイロードを担当するミッション統合オフィスの責任者だった。フランク・スパーロックは軌道ミッション設計を管理し、ジョー・ニーバーディングは宇宙輸送工学部門内のシャトル・ケンタウルス・グループを担当した。スパーロックとニーバーディングは多くの若いエンジニアを雇用し、シャトル・ケンタウルス・プロジェクトに若さと経験の融合を与えた。^[71]

シャトル・ケンタウルス計画は、打ち上げまであと3年となった1986年5月に準備を整える必要があった。遅延によるコストは5000万ドル（2023年には1億1800万ドルに相当）と見積もられた。^[73]期限に間に合わなかった場合、惑星が再び適切に一直線になるまでさらに1年待たなければならなかった。^[74]この計画では、スペースシャトルから現れて星に向かって矢を放つ神話上のケンタウルスを描いたミッションロゴを採用した。 ^[73]ルイス研究センターの宇宙飛行システムディレクター、ラリー・ロスは^{[75]、このロゴをプロジェクトの文房具や、ドリンクコースターや}キャンペーンボタンなどの記念品に大きく掲載した。シャトル・ケンタウルス計画の特別カレンダーが制作され、1984年1月から1986年4月までの28か月分がカバーされた。表紙には、映画ロッキー3から借用したプロジェクトのモットー「頑張れ！」と書かれたロゴが印刷されていた。^[73]

セントーをスペースシャトルに統合するにあたっては、要素としてとペイロードとしてという2つのアプローチが考えられた。要素とは、外部燃料タンクや固体ロケットブースターのようなスペースシャトルのコンポーネントであり、ペイロードとは衛星のように宇宙に運ばれるものである。1981年にジョンソン宇宙センターとルイス研究センターの間で交わされた合意覚書では、セントーを要素として定義していた。ルイス研究センターの技術者らは当初、時間が限られていたことと、ジョンソン宇宙センターによる作業への干渉を最小限に抑えられることから、セントーをペイロードとして宣言することを好んだ。セントーは1983年にペイロードとして宣言されたが、すぐに欠点が明らかになった。ペイロードとしての地位は、もともと不活性な貨物用として考えられていた。この地位の要件に準拠するために、一連の安全免除が行われた。ジョンソン宇宙センターがセントーにさらに要件を追加したことで、準拠の難しさはさらに増した。両センターはセントーを可能な限り安全にしたいと考えていたが、どのようなトレードオフが許容されるかについては意見が分かれていた。^[76]

シャトル・ケンタウルス計画は2回予定されていた。1つは1986年5月15日のスペースシャトルチャレンジャー号によるユリシーズ打ち上げのSTS-61-F 、もう1つは5月20日のスペースシャトルアトランティス号によるガリレオ打ち上げのSTS-61-Gであった。乗組員は1985年5月に割り当てられ、STS-61-Fはフレデリック・ハウクが機長を務め、ロイ・D・ブリッジス・ジュニアがパイロット、ジョン・M・ラウンジとデビッド・C・ヒルマーズがミッションスペシャリストを務め、STS-61-Gはデビッド・M・ウォーカーが機長を務め、ロナルド・J・グラベがパイロット、ジェームズ・ファン・ホフテンとジョン・M・ファビアンがミッションスペシャリストを務めたが、ファビアンの後任は9月にノーマン・サガードが務めた。 ^{[77] [78] [79]ハウクはSTS-61-Fの機長であると同時に、}宇宙飛行士事務所のシャトル・ケンタウルス計画責任者でもあった。彼とウォーカーは宇宙飛行士としては異例なことに、重要な上級管理職プロジェクト会議に出席した。^[80]

4人乗りの乗組員は1983年4月のSTS-6以来最小の人数で、170キロメートル（110マイル）の低軌道に飛び立つ予定だった。これは、燃料を満載したセントーアを乗せたスペースシャトルが到達できる最高高度だった。セントーアは定期的に沸騰した水素を排出し、適切な内部圧力を維持する。セントーアからの水素の蒸発率が高いため、十分な燃料を確保するにはできるだけ早く展開することが不可欠だった。ペイロードの展開は通常、宇宙適応症候群にかかった宇宙飛行士が回復する時間を与えるため、初日には予定されていなかった。これを回避し、打ち上げ後7時間という早い段階で展開を試みられるようにするため、両方の乗組員は、少なくとも一度は宇宙飛行したことがあり、この症候群にかかっていないことが分かっている宇宙飛行士のみで構成されていた。^[81]

2回の打ち上げには1時間しか時間がなく、その間の期間はわずか5日間だった。このため、2つの発射台が使用されることとなった。STS -61-Gとアトランティスには発射施設39A、STS-61-Fとチャレンジャーには発射施設39Bである。チャレンジャーはスペースシャトルの打ち上げ用に最近改修されたばかりだった。最初のセントールGプライムであるSC-1は、1985年8月13日にサンディエゴのカーニーメサにあるジェネラルダイナミクスの工場から出荷された。スターウォーズのテーマ曲が流れ、300人の観衆（ほとんどがジェネラルダイナミクスの従業員）が出席したほか、宇宙飛行士のファビアン、ウォーカー、ハウクも出席し、要人によるスピーチが行われた。^{[81] [82] [83]}

SC-1はその後ケネディ宇宙センターに運ばれ、2か月前に到着していたCISS-1と結合された。11月にはSC-2とCISS-2が続いた。米空軍はケープカナベラル空軍基地のシャトルペイロード統合施設を11月と12月に開放し、SC-1とSC-2を同時に処理できるようにした。SC-1の酸素タンクの燃料レベル計に問題が見つかったため、すぐに再設計、製造、設置された。排水弁にも問題があったが、発見され修正された。シャトル・セントールは1985年11月にNASA副長官ジェシー・ムーアによって飛行可能と認定された。^[83]

ジョンソン宇宙センターは29,000キログラム（65,000ポンド）の打ち上げを約束したが、ルイス研究センターの技術者はスペースシャトルがその量を持ち上げられる可能性は低いことを認識していた。それを補うために、ルイス研究センターはセントールの推進剤の量を減らした。これにより、打ち上げ可能な日数はわずか6日に制限された。これは少なすぎると懸念したニーバーディングは、主要な管理職にプレゼンテーションを行い、スペースシャトルのエンジンを109パーセントで稼働させるようムーアに主張した。ムーアは、その場にいたマーシャル宇宙飛行センターとジョンソン宇宙センターの代表者の反対を押し切って、その要求を承認した。^[84]

宇宙飛行士たちは、シャトル・セントーア計画はこれまでで最もリスクの高いスペースシャトル計画だと考えており、^{[85]セントーアを「}デス・スター」と呼んでいた。^{[86]彼らが懸念していた主な安全上の問題は、}ミッションが中止された場合、つまりスペースシャトルのシステムが軌道に乗せられなかった場合に何が起こるかということだった。その場合、乗組員はセントーアの燃料を投棄し、着陸を試みる。これは極めて危険な操作であったが、極めて起こりそうにない不測の事態でもあった（実際、スペースシャトル計画の存続期間中には決して起こらない事態だった）。^[87]このような緊急事態では、スペースシャトルの胴体両側のバルブから250秒ですべての燃料を排出することができるが、メインエンジンと軌道操縦システムに近いことが宇宙飛行士の懸念事項であり、燃料漏れや爆発を恐れていた。スペースシャトルのオービターはセントールを載せたまま着陸しなければならず、その重心はこれまでのどのミッションよりも後方に位置することになる。^{[80] [81]}

ハウクと、シャトル室長だった宇宙飛行士のジョン・ヤングは、ジョンソン宇宙センター構成管理委員会に懸念を訴え、委員会はリスクは許容できると判断した。 ^[86]ルイス研究センター、ジェット推進研究所、ジェネラル・ダイナミクスの技術者は、スペースシャトルは液体水素で推進されており、打ち上げ時にはスペースシャトルの外部燃料タンクにはセントールが積んだ燃料の25倍もの燃料が入っていたことを指摘し、液体水素に関する宇宙飛行士の懸念を退けた。^[88]委員会がセントールを承認したことに驚いたハウクは、自分の支持を得てミッションから辞任する機会を乗組員に提供したが、誰もその申し出を受け入れなかった。^[86]

1986年1月28日、チャレンジャー号はSTS-51-Lで打ち上げられた。飛行開始から73秒後に固体ロケットブースターが故障し、チャレンジャー号はバラバラになり、乗組員7人全員が死亡した。^[89]チャレンジャー号の事故は、当時のアメリカで最悪の宇宙事故であった。^[86]事故を目撃したセントールチームは大きな打撃を受けた。2月20日、ムーアはガリレオとユリシーズのミッションの延期を命じた。事故の分析に関与する主要人物が多すぎたため、2つのミッションを進めることはできなかった。ミッションはキャンセルされなかったが、最短で13か月後に飛行可能となった。技術者たちは引き続きテストを行い、ガリレオ探査機はケネディ宇宙センターの垂直加工施設に移され、そこでセントールと結合された。^{[90] [91]}シャトル・セントーア計画に要求された4回の安全審査のうち、3回は完了していたが、最後の2回で生じたいくつかの問題は解決されていない。最終審査は当初1月下旬に予定されていた。米空軍向けに製造中のセントーアGにはさらにいくつかの安全変更が組み込まれていたが、厳しい期限のためSC-1とSC-2には至らなかった。事故後、セントーアの安全性強化のために7,500万ドル（2023年には2億5,400万ドルに相当）が割り当てられた。^[74]

事故とは全く関係ないが、チャレンジャー号は104パーセントの出力までスロットルを絞った直後に分解していた。このことがジョンソン宇宙センターとマーシャル宇宙飛行センターで109パーセントまで上げるのはリスクが大きすぎるという認識につながった。同時に、ルイス研究所の技術者たちは、スペースシャトルの安全性向上が期待されており、そうすると重量が増えるだけだと認識していた。109パーセントの出力がなければ、シャトルがセントーア号を持ち上げられる可能性は低いと思われた。^[90] 5月、ルイス研究所でNASAと航空宇宙産業の技術者との一連の会議が開催され、セントーア号の安全性の問題が話し合われた。会議ではセントーア号は信頼性が高く安全であると結論付けられた。しかし、5月22日のNASA本部での会議で、ハウク氏はセントーア号は許容できないレベルのリスクをもたらすと主張した。ボランド氏が委員長を務める下院歳出委員会による検討では、シャトル・セントーア号の中止が勧告された。 6月19日、フレッチャーは計画を中止した。^{[91] [92] [93]これは、}チャレンジャー号の事故を受けてNASAの経営陣がリスクを嫌う傾向が強まったことが一因である。NASAの経営陣はまた、スペースシャトルを再び飛ばすために必要な資金と人員を考慮し、シャトル・セントール号の長引く問題を解決するにはリソースが不十分であると結論付けた。^[94]

NASAの各センターと、ジェネラル・ダイナミクス、ハネウェル、テレダイン、プラット・アンド・ホイットニーを含む主要請負業者に終了通知が出され、200件を超える作業停止命令が出された。ほとんどの作業は9月30日までに終了し、すべての作業は年末までに完了した。作業を完了まで継続することで、技術への投資が保護された。NASAのセンターと主要請負業者は、1986年9月と10月にプロジェクト文書をNASAのセントーエンジニアリングデータセンターに寄託し、米空軍はタイタンで使用する飛行ハードウェアをNASAから購入した。^[95] NASAと米空軍は、シャトル・セントーの開発に4億7,280万ドル（2023年の11億1,000万ドルに相当）、3セットの飛行ハードウェアに4億1,100万ドル（2023年の9億6,900万ドルに相当）を費やしていた。したがって、総額9億5,900万ドル（2023年には22億6,000万ドルに相当）が費やされたことになる。^{[96] [97]}

ガリレオは1989年10月17日、 STS-34でIUSを使用して初めて打ち上げられた。 ^[98]宇宙船は木星に到達するのに2年ではなく6年を要した。木星に到達するのに十分な速度を得るために金星と地球を2回通過しなければならなかったからである。^{[99] [100]}この遅れによりミッションは危うくなった。^{[101] JPLが}ガリレオの高利得アンテナを使用しようとしたとき、アンテナが損傷していることが判明した。これはJPLとケネディ宇宙センター間の3回の陸上輸送中の振動による可能性が高いが、IUSによる荒っぽい打ち上げによる可能性もある。チタンの陽極酸化コーティングとチタンの乾燥潤滑剤が損傷したため、むき出しの金属が接触していた可能性があり、その後の長時間の宇宙空間での真空中に冷間圧接を受けた可能性がある。原因が何であれ、アンテナは展開できず、使用できなくなった。低利得アンテナを使用する必要があり、宇宙船が送信できるデータ量が大幅に減少した。^{[102] [103] [104]}

ユリシーズ計画の科学者たちはさらに長い間待たなければならなかった。ユリシーズ宇宙船は1990年10月6日にSTS-41でIUSとペイロードアシストモジュールを使用して打ち上げられた^。[41]

米空軍は、セントーGプライム上段ロケットとタイタンブースターを結合してタイタンIVを製造し、1994年に初飛行を行った。 ^[105]その後18年間で、セントーGプライムを搭載したタイタンIVは18個の軍事衛星を軌道に乗せた。^{[106] 1997年にNASAはこれを土星への}カッシーニ・ホイヘンス探査機の打ち上げに使用した。^[105]

ケンタウルスGプライムは長年、アラバマ州ハンツビルの米国宇宙ロケットセンターに展示されていた。2016年、センターは屋外展示のデザイン変更のためケンタウルスGプライムを移動することを決定し、NASAのグレン研究センター（ルイス研究センターは1999年3月1日に改名された）に移された。2016年5月6日、30年前にこのロケットの開発に携わった40名のNASA退職者と請負業者、グレンセンター長のジャネット・カヴァンディ、元グレンセンター長のローレンス・J・ロス、元タイタンIVミッションマネージャーのエレナ・オバーグ大佐などの関係者が出席した式典の後、ケンタウルスGプライムは正式に屋外展示された。^{[106] [107] [108] [109]}