El Shuttle-Centaur fue una versión de la etapa superior Centaur diseñada para ser transportada dentro del transbordador espacial y utilizada para lanzar satélites a órbitas terrestres altas o sondas al espacio profundo. Se desarrollaron dos variantes: el Centaur G-Prime, planeado para lanzar las sondas robóticas Galileo y Ulysses hacia Júpiter, y el Centaur G, una versión más corta destinada a ser usada con los satélites Milstar del Departamento de Defensa de los Estados Unidos y la sonda Magellan hacia Venus. Esta potente etapa superior permitía transportar sondas más pesadas al espacio profundo y llegar a Júpiter más rápido, prolongando la vida operativa de las naves espaciales. Sin embargo, ninguna de las variantes llegó a volar en un transbordador. El proyecto contó con el apoyo de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF, por sus siglas del inglés) y la Oficina Nacional de Reconocimiento, que afirmaban que sus satélites clasificados requerían la potencia del Centaur. La USAF acordó pagar la mitad de los costos de diseño y desarrollo del Centaur G, mientras que la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas del inglés) cubrió la otra mitad.
Ambas versiones se alojaban en el sistema de soporte integrado Centaur (CISS, por sus siglas en inglés), una estructura de aluminio reutilizable que gestionaba las comunicaciones entre el transbordador espacial y el Centaur. Todas las etapas Centaur liberaban periódicamente hidrógeno, que debía mantenerse por debajo de para evitar que hirviera. Se programaron dos misiones Shuttle-Centaur con ventanas de lanzamiento de una hora, separadas por seis días, lo que requería dos naves espaciales y plataformas de lanzamiento distintas. Los transbordadores espaciales y fueron modificados para transportar el CISS. Los motores principales del transbordador espacial habrían operado al 109% de su potencia nominal. Las cargas útiles debían desplegarse el primer día en órbita, por lo que las misiones serían operadas por tripulaciones de cuatro personas, compuestas por astronautas con experiencia previa en el espacio y sin problemas de síndrome de adaptación espacial. El primer Centaur G-Prime salió de la fábrica de General Dynamics en Kearny Mesa, San Diego, el 13 de agosto de 1985.
A pocos meses de que el Shuttle-Centaur estuviera programado para volar, ocurrió el desastre del Challenger, y el proyecto fue cancelado. Las sondas Galileo y Ulysses finalmente se lanzaron usando la mucho menos potente Inertial Upper Stage (IUS) de combustible sólido, requiriendo Galileo múltiples asistencias gravitatorias de Venus y la Tierra para llegar a Júpiter. La USAF combinó una variante del Centaur G-Prime con su cohete Titan para crear el Titan IV, que realizó su primer vuelo en 1994. Durante los siguientes 18 años, el Titan IV y el Centaur G-Prime colocaron dieciocho satélites militares en órbita.
Antecedentes Centaur El Centaur es una etapa superior que utiliza hidrógeno líquido como combustible y oxígeno líquido como oxidante. Fue desarrollado por General Dynamics a finales de los años 1950 y principios de los 1960, y estaba propulsado por dos motores Pratt & Whitney RL10. Los cohetes que usan hidrógeno líquido como combustible pueden, teóricamente, levantar un 40% más de carga útil por kilogramo de peso al despegue que los cohetes que queman queroseno, pero los desafíos de usar hidrógeno líquido requirieron el desarrollo de nueva tecnología. El hidrógeno líquido es un combustible criogénico, lo que significa que se condensa a temperaturas extremadamente bajas y debe almacenarse por debajo de para evitar que hierva. Por lo tanto, se necesitaba aislamiento contra todas las fuentes de calor, incluyendo el escape del cohete, el oxígeno líquido relativamente cálido, el calentamiento aerodinámico y el calor radiante del Sol.
thumb|left|Una etapa Centaur durante su ensamblaje en General Dynamics en 1962. Su desarrollo fue pionero en el uso del hidrógeno líquido como combustible para cohetes. El combustible podía perderse a través de agujeros microscópicos por los que solo el hidrógeno podía filtrarse, pero sellar el tanque de combustible creaba otro problema. Incluso con aislamiento, las fugas de calor podían elevar la temperatura y hacer hervir el hidrógeno; la presión en el tanque podía acumularse y romperlo a menos que se proporcionara una ventilación adecuada, pero una ventilación excesiva causaría la pérdida de grandes cantidades de combustible. Estos desafíos complicaron el desarrollo del Centaur con dificultades técnicas, como fugas de combustible a través de las soldaduras y la contracción de la mampara metálica al entrar en contacto repentino con las temperaturas criogénicas del hidrógeno líquido. Además, se complicó aún más por la explosión de un RL10 en un banco de pruebas de motores durante una demostración para oficiales de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos (USAF) y la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA).
La gestión del proyecto se transfirió del Centro Marshall de vuelos espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, al Centro de investigación Lewis en Ohio en octubre de 1962, y Abe Silverstein, un firme defensor del hidrógeno líquido, tomó el mando. Él insistió en un régimen de pruebas exhaustivo, que identificó problemas y sugirió soluciones. Los problemas técnicos del proyecto Centaur se superaron gradualmente. El diseño incluía características innovadoras para ahorrar peso, pioneras en la familia de cohetes Atlas: una carcasa de acero monocasco que mantenía su forma solo cuando estaba presurizada, tanques de hidrógeno y oxígeno separados por una mampara común, y sin refuerzos internos ni aislamiento alrededor de los tanques de propelente. La tecnología para manejar hidrógeno líquido en el Centaur también se utilizó en las etapas superiores S-II y S-IVB del cohete Saturn V, y más tarde en el tanque externo del transbordador espacial y los motores principales del transbordador espacial (SSME).
Durante las décadas de 1960 y 1970, el Centaur se utilizó como etapa superior en los vehículos de lanzamiento Atlas-Centaur, que ayudaron a lanzar siete misiones del programa Surveyor, cinco misiones del programa Mariner, y las sondas Pioneer 10 y 11. En los años 1970, el Centaur también se colocó sobre el refuerzo Titan III de la USAF para crear el vehículo de lanzamiento Titan IIIE, utilizado para lanzar las misiones Viking, Helios y Voyager. Para 1980, las etapas superiores Centaur habían volado 55 veces, fallando solo en dos ocasiones.
Etapas superiores del transbordador espacial La decisión de 1972 de desarrollar el transbordador espacial no auguraba bien para los proyectos de exploración del sistema solar con sondas robóticas, que estaban bajo un escrutinio cada vez mayor por parte de la administración de Nixon y un Congreso de los Estados Unidos más conscientes de los costos. El transbordador espacial nunca fue diseñado para operar más allá de la órbita terrestre baja, pero muchos satélites necesitaban estar más altos, especialmente los satélites de comunicaciones, para los cuales se preferían las órbitas geoestacionarias. El concepto original del transbordador espacial incluía un remolcador espacial tripulado, que sería lanzado por un Saturn V, usaría una estación espacial como base y sería atendido y reabastecido por el transbordador espacial. Los recortes presupuestarios llevaron a la decisión de terminar la producción del Saturn V en 1970 y abandonar los planes para construir una estación espacial. El remolcador espacial se convirtió en una etapa superior, para ser llevada al espacio por el transbordador espacial. Como medida de precaución contra más recortes o dificultades técnicas, la NASA también encargó estudios sobre etapas superiores reutilizables Agena y Centaur.
Con fondos limitados, la NASA buscó transferir proyectos relacionados con el transbordador espacial a otras organizaciones. El Administrador Adjunto de la NASA George Low se reunió con Malcolm R. Currie, el Director de Investigación e Ingeniería de Defensa, en septiembre de 1973, y llegaron a un acuerdo informal para que la USAF desarrollara una etapa superior provisional (IUS) para el transbordador espacial, que se usaría para lanzar satélites a órbitas más altas mientras se desarrollaba el remolcador espacial. Tras algunos debates, los oficiales del Pentágono acordaron comprometerse con el IUS el 11 de julio de 1974. El Secretario de Defensa, James R. Schlesinger, confirmó la decisión cuando se reunió con el Administrador de la NASA James C. Fletcher y Low cuatro días después. Se emitieron una serie de contratos de estudio, resultando en la decisión de que el IUS sería una etapa superior desechable de combustible sólido. Luego se lanzó una convocatoria de ofertas, y la competencia fue ganada por Boeing en agosto de 1976. El IUS fue renombrado como Inertial Upper Stage en diciembre de 1977. El Centro Marshall de vuelos espaciales fue designado como el centro líder para gestionar el trabajo del IUS.
En abril de 1978, la cotización para el desarrollo del IUS fue de $263 millones (equivalente a $965 millones en 2023), pero para diciembre de 1979 se renegoció a $430 millones (equivalente a $1456 millones en 2023). La principal desventaja del IUS era que no era lo suficientemente potente para lanzar una carga a Júpiter sin recurrir a maniobras de asistencia gravitatoria alrededor de otros planetas para ganar más velocidad, algo que la mayoría de los ingenieros consideraba poco elegante y que los científicos planetarios del Laboratorio de Propulsión a Reacción (JPL) de la NASA desaprobaban porque significaba que la misión tardaría meses o años más en llegar a Júpiter. El IUS se construyó de manera modular, con dos etapas: una grande con de propelente y una más pequeña con , suficiente para la mayoría de los satélites. También podía configurarse con dos etapas grandes para lanzar múltiples satélites. La USAF pidió a la NASA que desarrollara una configuración con tres etapas, dos grandes y una pequeña, que pudiera usarse para una misión planetaria como Galileo. La NASA contrató a Boeing para su desarrollo.
Sondas de espacio profundo El Congreso aprobó fondos para la Sonda Orbitadora de Júpiter el 12 de julio de 1977. Al año siguiente, la nave espacial fue renombrada Galileo en honor a Galileo Galilei, el astrónomo del que descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter, ahora conocidas como las lunas galileanas. Durante principios de los años 1980, Galileo enfrentó dificultades técnicas y de financiación, y la Oficina de Administración y Presupuesto (OMB, por sus siglas del inglés) apuntó a la NASA para recortes presupuestarios. La intervención de la USAF salvó a Galileo de la cancelación. Estaba interesada en el desarrollo de naves espaciales autónomas como Galileo que pudieran tomar medidas evasivas frente a armas antisatélite, y en la forma en que el JPL diseñaba Galileo para resistir la intensa radiación de la magnetosfera de Júpiter, lo que tenía aplicaciones para sobrevivir a detonaciones nucleares cercanas. El proyecto Galileo apuntó a una ventana de lanzamiento en enero de 1982, cuando la alineación de los planetas sería favorable para usar Marte en una maniobra de asistencia gravitacional para llegar a Júpiter. Galileo sería la quinta nave espacial en visitar Júpiter, y la primera en orbitarlo, mientras que la sonda que llevaba sería la primera en entrar en su atmósfera. En diciembre de 1984, el gerente del proyecto Galileo John R. Casani propuso que Galileo realizara un sobrevuelo del asteroide 29 Amphitrite en ruta. Sería la primera vez que una misión espacial estadounidense visitaba un asteroide. El Administrador de la NASA James M. Beggs respaldó la propuesta como un objetivo secundario para Galileo.
thumb|right|Impresión artística de la nave espacial Galileo en órbita alrededor de Júpiter.