L'Atlas-Centaur était un lanceur spatial moyen américain dérivé du missile SM-65 Atlas D. Le véhicule était équipé d'un étage supérieur Centaur, le premier de ce type à utiliser de l'hydrogène liquide, un carburant d'une haute performance. Les lancements ont été effectués depuis le complexe de lancement 36 de la Base de lancement de Cap Canaveral (CCAFS) en Floride. Après un programme d'essais en vol intense, Atlas-Centaur a lancé plusieurs missions de vols spatiaux importants pour les États-Unis, notamment Surveyor 1, Mariner 4 et Pioneer 10/11 . Le véhicule sera continuellement développé et amélioré dans les années 1990, le dernier descendant direct étant l'Atlas II, qui connaît un grand succès.
Développement Convair, le fabricant de l'Atlas, a développé l'étage supérieur Centaur spécifiquement pour ce booster, partageant sa structure de réservoir à pression stabilisée.
Technique vignette| Un étage Centaue lors de l'assemblage chez General Dynamics (1962). vignette| Schéma d'un étage Centaur Centaur a été le premier étage de l'histoire à utiliser de l'hydrogène liquide (LH2) et de l'oxygène liquide (LOx) comme ergols. Malgré ses performances élevées, le LH2 devait être refroidi à des températures extrêmement basses (inférieures au LOx) et sa faible densité signifiait que de grands réservoirs de carburant étaient nécessaires.
La première tentative d'utilisation d'un moteur alimenté par LH2 /Lox fut le programme top secret d'avion de reconnaissance Lockheed CL-400 Suntan de l'US Air Force au milieu des années 1950. Les progrès réalisés au cours de l'entreprise avortée ont été repris par Convair et d'autres pour une utilisation sur étages de fusée. À l'origine, Centaur a été conçu comme un projet purement expérimental visant à développer une expérience pour des étages de fusée plus grands et plus puissants afin de ne pas détourner l'attention de Convair sur le très important programme de missiles SM-65 Atlas .
Convair a développé une version spécialement améliorée du véhicule Atlas D pour l'accouplement avec les étages Centaur ; l'Atlas était équipé d'une section de surpression améliorée, le MA-5, qui avait deux turbopompes sur chaque moteur-fusée, et la structure renforcée pour le grand étage supérieur, ainsi que des réservoirs de carburant allongés. Le développement de Centaur a été rendu quelque peu difficile par l'insistance sur la modification des composants d'Atlas plutôt que d'en développer de totalement nouveaux. Cela a été fait pour des raisons de temps et de budget et parce que cela a permis de fabriquer le Centaur sur la chaîne d'assemblage Atlas existante à Convair. Les moteurs étaient fabriqués par Pratt & Whitney .
Programme Initialement sous la supervision de l'ARPA, Le Centaur a été transféré à la NASA en , onze mois après le lancement du programme. L'Air Force a conservé la supervision générale en partie parce qu'elle avait l'intention d'utiliser Centaur pour lancer un réseau de satellites de communications militaires connu sous le nom d'ADVENT. Une constellation de dix satellites assurerait des communications instantanées 24 heures sur 24 pour les trois principales branches de l’armée américaine. Les trois premiers seraient lancés sur un Atlas-Agena, puis les autres sur Centaur. ADVENT n'a jamais quitté la planche à dessin, mais Centaur a rapidement trouvé une utilité pour plusieurs projets de sondes planétaires de la NASA, notamment Mariner et Surveyor .
Un manque de fonds initial a fait que le projet a duré beaucoup plus longtemps que prévu. Selon les horaires initiaux, Centaur devait effectuer son premier vol en .
Vols de recherche et développement (R&D)
Premier vol vignette| Techniciens préparant le booster 104D pour l'érection vignette| Atlas-LV3C Centaur-A (AC-1) En , le premier Atlas-Centaur (Vehicle Flight-1 : Atlas 104D et Centaur F-1) est arrivé à Cap Canaveral et a été érigé sur le LC-36A nouvellement achevé et spécialement construit. Des problèmes techniques ont empêché le véhicule de décoller pendant sept mois, le plus grave étant une fuite d'hydrogène liquide à travers la cloison intermédiaire séparant les réservoirs d'ergols, ainsi que de nombreux problèmes moins graves liés aux systèmes de guidage et de propulsion.
Échec vignette| Vol inaugural infructueux de l'Atlas-Centaur AC-1 Le véhicule a été lancé à 14 h 49 HNE (18 h 49 GMT ) le , avec l'intention d'effectuer une seule combustion avec un Centaur partiellement rempli. Un peu moins d'une minute après le lancement, l'étage Centaur s'est rompu et s'est désintégré, emportant dans son explosion l'étage Atlas en quelques secondes. La cause de l'échec n'était pas claire au départ, les images des caméras de surveillance montrant simplement un gros nuage blanc enveloppant le booster, suivi de l'explosion de l'ensemble du véhicule. Les premières hypothèses étaient qu'Atlas avait subi une défaillance du réservoir de LOx, soit à cause d'un problème de pressurisation, soit à cause d'une rupture du réservoir due à des débris volants, soit à cause de problèmes de flexion structurelle/aérodynamique causés par la combinaison Atlas-Centaur qui n'avait pas encore fait ses preuves, et en effet il y avait déjà eu plusieurs occurrences de ces modes de défaillance lors de lancements d'Atlas. Le vol Mercury de Scott Carpenter n'était que dans quelques jours, et si la panne était causée par l'Atlas, cela pourrait entraîner des retards importants pour cette mission, qui utilisait un booster Atlas LV-3B similaire dérivé de l'Atlas D. Cependant, l'analyse des données télémétriques et un examen plus approfondi des films de lancement ont rapidement confirmé que le Centaur était la source des problèmes.
Il a été établi que la panne était due à un panneau d'isolation qui s'est détaché du Centaur pendant l'ascension, entraînant une augmentation de la pression dans le réservoir lorsque le LH2 a surchauffé. À partir de T+44 secondes, le système pneumatique a réagi en évacuant du propergol pour réduire les niveaux de pression, mais ceux-ci ont fini par dépasser la résistance structurelle du réservoir de LH2 . À T+54 secondes, le Centaur a subi une rupture structurelle totale et une perte de télémétrie, le réservoir de LOx s'étant rompu et ayant produit une explosion lorsqu'il s'est mélangé au nuage d'hydrogène. Deux secondes plus tard, des débris volants ont provoqué la rupture du réservoir LOX de l'Atlas, suivie de la destruction complète du lanceur. Le panneau était censé se détacher à 80 km d'altitude, lorsque l'air était moins dense, mais le mécanisme qui le maintenait en place était mal conçu, ce qui a entraîné une séparation prématurée. Les panneaux isolants avaient déjà été soupçonnés, lors du développement du Centaur, de constituer un problème potentiel, et la possibilité d'une rupture du réservoir de LH2 avait été envisagée comme scénario de défaillance. Les essais ont été suspendus pendant que les efforts étaient entrepris pour corriger les défauts de conception du Centaur.
Enquête Une enquête du Congrès en a qualifié la gestion globale du programme Centaur de « fragile », et Wernher von Braun a recommandé qu'il soit annulé au profit d'un Saturn I avec un étage supérieur Agena pour les missions planétaires.
De plus, la capacité de levage de l'étage Centaur a été réduite, ce qui a conduit l'ARPA à annuler le projet ADVENT. La NASA a transféré le développement du Centaur du MSFC au Lewis Research Center dans l'Ohio, où une équipe dirigée par Abe Silverstein a travaillé pour corriger les problèmes des panneaux isolants et divers autres défauts de conception.
En , le président Kennedy a suggéré d'annuler complètement Centaur, mais en a été dissuadé au motif que l'expérience acquise avec les moteurs-fusées à hydrogène liquide était essentielle au succès du programme Apollo . En outre, von Braun proposait désormais d'exclure Saturn-Agena pour des raisons de coût : Saturn était trop cher pour être justifié comme lanceur pour de petites sondes inhabitées, et Agena suscitait des inquiétudes à la fois dans l'armée de l'air et dans la NASA quant à sa fiabilité.
Huit missions d'essai Atlas-Centaur devaient être achevées d'ici la fin de 1964, suivies du premier lancement du programme Surveyor . Centaur a été élevé au rang de projet hautement prioritaire en raison de sa relation directe avec Apollo.
Pendant ce temps, le ministère de la Défense (DoD) avait opté pour la famille Titan pour ses besoins de lancement de charges lourdes et l'Atlas-Centaur resterait donc un lanceur civil utilisé par la NASA pour transporter des charges utiles scientifiques et commerciales. Un conflit entre l'Air Force, qui avait la responsabilité principale de l'Atlas, et la NASA existait également car l'étape Centaur nécessitait diverses modifications de l'Atlas de base. En 1962, l'Armée de l'Air considérait l'Atlas comme pleinement développé et opérationnel et s'opposait à tout autre changement important qui pourrait potentiellement mettre en péril le programme ICBM. Le différend a finalement été résolu lorsque la NASA a accepté d'acheter des véhicules Atlas D standard qui pourraient être modifiés sur mesure pour les lancements de Centaur. Cependant, lorsque le programme du missile Atlas a pris fin en 1965, Convair a remplacé toutes les variantes précédentes par un booster standardisé pour tous les lancements spatiaux.
Second vol vignette| Atlas-LV3C Centaur-B (AC-2) Plus d'un an plus tard, le à 19 h 03 min 23 s GMT, l'AC-2 (Atlas 126D et Centaur stage #2) a eu lieu cinq jours après l'assassinat du président Kennedy. L'étage Centaur repensé a fonctionné sans aucun problème et a effectué un seul brûlage vers une orbite de transfert géostationnaire (GTO) (orbite de 474 x 1586 km, inclinaison de 30,4° et période de 105,8 minutes), où il se maintient en 2021. Les panneaux d'isolation ont été fixés de manière permanente à l'étage, le problème du largage n'ayant pas encore été résolu. Les données relatives aux vibrations ont prouvé que les panneaux se seraient prématurément détachés s'ils n'avaient pas été boulonnés. L'ultime solution au problème des panneaux a ajouté de la masse sèche à Centaur, réduisant encore sa capacité de charge utile. Ce lanceur Atlas-Centaur 2 a été utilisé pour des tests de performance et d'intégrité structurelle. Il transportait une charge utile de 4 621 kg et était équipé de 907 kg de capteurs, d'équipements et de télémétrie .
Troisième vol vignette| Érection de l'Atlas 135D (AC-3), Pad 36A Le vol AC-3 (Atlas 135D et Centaur #3) a été lancé le à 14:04:22 GMT avec une charge utile de 4815 kg. Les performances d'Atlas ont été proches de la valeur nominale, avec un fonctionnement du moteur central ( en anglais) légèrement riche en LOX pendant les 70 premières secondes de vol et une trajectoire plus ascendante que prévu. Les largages du panneau d'isolation et de la coiffe de la charge utile ont été testés pour la première fois. Après la mise en place du Centaur et le démarrage des moteurs, le moteur N°2 (C-2) a commencé à perdre le contrôle du roulis. Le moteur C-1 a pu compenser pendant un certain temps, mais le Centaur a fini par perdre le contrôle et a commencé à culbuter. L'arrêt prématuré du moteur, dû à un manque d'ergols, s'est produit à T+496 secondes, et le Centaur s'est écrasé dans l'Atlantique Sud. L'enquête menée après le vol a permis d'établir que le dysfonctionnement était dû à une défaillance de l'actionneur hydraulique du cardan du moteur Centaur-2"Postflight Evaluation Report, Atlas-Centaur AC-3, NASA Lewis Research Center" .
Quatrième vol