シャトル派生型大型打ち上げロケット(HLV)は、NASAのコンステレーション計画における代替案として提案された超大型打ち上げロケットである。この提案は、2009年6月17日にオーガスティン委員会に初めて提示された。
1980年代から様々な研究の対象となってきたシャトルC構想に基づき、HLVはスペースシャトル派生型打ち上げロケット(SDLV)として、スペースシャトルの翼付きオービターを側面搭載型のペイロードキャリアに置き換えることを提案した。スペースシャトルの外部燃料タンク(ET)と4セグメントの固体ロケットブースター(SRB)はそのまま使用される予定だった。
当初の見積もりによると、HLVは4年半以内に約66億米ドルで開発できたはずで、[ 1 ]これはアレスIとアレスVのロケット開発に見積もられた費用の約20%に相当した。

スペースシャトルの無人側面搭載型コンセプトであるシャトルCは、1984年から1995年にかけて調査された。[ 2 ]シャトルCの貨物専用オプションは、NASAの予算制約のため、1980年代と1990年代には資金提供されなかった。スペースシャトル・コロンビア号の事故後、シャトルの代替としてこのコンセプトをさらに調査するために、2004年と2005年に2年間の業界調査が準備された。 2005年の探査システムアーキテクチャ調査(ESAS)でも、コンステレーション計画のシャトルCオプションが調査されたが、これも無人バージョンのみであった。これらのコンセプトはすべて、側面搭載キャリアを、スペースシャトルと同様に、メインエンジン停止後に外部燃料タンクから分離する自律型宇宙船にすることを意図していた。調査の中には、この側面搭載キャリアにスペースシャトルのメインエンジンを再利用するものもあった。いずれの構想も、上昇中のフェアリング分離を前提としていなかった。
2009年6月17日に発表されたHLVの提案は、当初のシャトルCの提案を部分的にベースとしていた。主な違いは、側面に取り付けられたキャリアがETから分離できないことと、HLVに乗員も乗せるという提案であった。この提案には、約60人のNASAエンジニアが携わった。[ 3 ]

HLVは、打ち上げ時に4,600,000ポンド(2,100,000kg )の機体として提案されており、約2,600,000ポンド(1,200,000kg )の重量を持つ2基の4セグメントのスペースシャトル固体ロケットブースターが海面で合計5,900,000ポンド力(26MN )の推力を発生させ、燃料を積んだ状態で約1,660,000ポンド(750,000kg )のスペースシャトル外部燃料タンクを搭載する予定だった。
側面に取り付けられたキャリアには、スペースシャトル由来の「ボートテール」が含まれ、3基のスペースシャトルメインエンジンとその他の推進要素が搭載される予定だった。直径7.5メートル(25フィート)のペイロードキャリアは、分離可能なフェアリングを備え、重量は51,000ポンド(23,000 kg)で、オービターの残りの部分が通常占めるスペースを占めることになる。基本機体には上段がなく、ペイロードは軌道円形化と場合によっては月遷移軌道投入噴射を行う必要がある。[ 4 ]
HLVに必要な唯一の完全新規ハードウェア開発は、側面搭載型キャリアーのみであった。HLVで使用されるその他のコンポーネントはすべてスペースシャトルで既に使用されており、最初の6回の飛行までは、既存のアビオニクスモジュール、飛行ソフトウェア、SSME(ブロックI飛行)など、オービターから回収した予備部品や稼働中のハードウェアを再利用する予定だった。機体組立棟から外部燃料タンクバージ、発射台に至るまで、既存のスペースシャトルのインフラにはほとんど変更を加える必要がなかった。
想定される月面飛行に使用可能にするには、HLVには上段が必要だった。この上段には、アレスIロケット用に開発中だったJ-2Xエンジンの使用が提案された。このエンジンは、約30万ポンド(1.3MN )(真空状態)の推力を発生させ、比推力(Isp)は448秒となる予定だった。
あるいは、ユナイテッド・ローンチ・アライアンス(ULA)は、デュアル・スラスト・アクシス・ランダー(DTAL)がサイドマウント・ペイロード・シュラウドに収まる可能性があると提案した。ULAのACE 41とACE 71の上段/燃料貯蔵庫のコンセプトもサイドマウント・ペイロード・シュラウドに収まる可能性があり、ACE 71の75メトリックトン(83ショートトン)は、サイドマウント・シャトル派生機のペイロード容量内に十分収まっていた。[ 5 ]
HLVの4セグメントSRBは、比推力(Isp)267秒、推力5,900,000ポンド(26 MN)を発揮し、約155秒間燃焼する予定だった。SSMEメインエンジンは104.5%で飛行し、比推力(Isp)452秒、推力1,500,000ポンド(6.7 MN)(真空)を発揮し、約500秒間燃焼する予定だった(ミッションプロファイルによる)。さまざまなミッションのペイロード質量は次のように想定されていた:[ 6 ]
シャトルCとは対照的に、機体のどの部分も(4セグメントSRBを除いて)回収して再利用することはできなかった。HLVは翼がなく、それに伴う積載制限があるため、シャトルとは異なる飛行プロファイルを使用することができた。23,000ポンド(10,000kg )のペイロードフェアリングは、飛行開始から185秒後、高度約57海里(106km )で投棄される予定だった。SSMEメインエンジンは再利用されないため簡素化でき、各機体用に新しいエンジンを製造する必要があった。月ミッションの場合、HLVの提案では、上段を2回(準軌道燃焼と追加のTLI燃焼)噴射してTLI(月遷移軌道投入)により質量を増やすために、機体の30海里(56km ) × 120海里(220km )で準軌道ステージングを行うことが想定されていた。

HLVはISSへの乗員と貨物のミッションを提供するように設計されていましたが、その主な目的はアレスI~アレスVの月探査機アーキテクチャを置き換えることでした。基本的なミッションアーキテクチャは月周回軌道ランデブープロファイルを使用していました。1つのミッションを完了するために2機のHLVが打ち上げられる予定でした。最初のHLVは月着陸船とともに打ち上げられ、月着陸船を直ちに月遷移軌道に乗せる予定でした。月着陸船はTLI後に正味質量が35メートルトンになり、低月周回軌道(LLO)に投入される予定でした。LLOでは、月着陸船の重量は約28メートルトンになります。[ 6 ]
2基目のHLVは、オリオン宇宙船と乗組員を月遷移軌道に投入するためのものだった。重量20トンのオリオン宇宙船は上段ロケットに取り付けられたままとなり、上段ロケットはオリオン宇宙船を月遷移軌道に投入し、月着陸船とドッキングさせる役割を担っていた。
HLVには成長の選択肢が限られていただろう。5セグメントSRBを機体に使用することは可能だったが、低軌道に7メートルトン多く投入するには大幅な再設計が必要だった。その他の成長オプションとしては、SSMEの推力を106%または109%にアップグレードするか、J-2X上部エンジンから空中始動可能なSSMEに切り替えることなどがあった。[ 4 ]