ארס 1

ההיסטוריה של הפיתוח

כבר ב-1995 פורסם מחקר של חברת לוקהיד מרטין על מערכות הנעה מתקדמות, שבו הוצע טיל שיגור שדומה מאוד במבנהו לארס 1, עם מנועי SRB בשלב הראשון, ומנוע דלק נוזלי בשלב השני.
עם ההכרזה על החזון לחקר החלל בנאומו של נשיא ארצות הברית דאז ג'ורג' בוש, הייתה צריכה נאס"א לפתח שני טילי שיגור - לצוות האסטרונאוטים ולחללית אוריון (ארס 1), וטיל שני למטען (ארס 5). נאס"א תיכננה את ארס 1 על בסיס טכנולוגיה קיימת ממעבורות החלל. בתכנון הראשוני, השלב הראשון של הטיל היה ארבעה מנועי SRB שפותחו ממנועי הדלק הנוזלי של מעבורות החלל, והשלב השני היה וריאציה פשוטה יותר של המנוע הראשי של מעבורות החלל (באנגלית: space shuttle main engine, בקיצור SSME). אולם לאחר בדיקה מחודשת של התכנון, התגלה שהחללית אוריון תהייה כבדה מדי בשביל ארס 1, ועל כן הוחלט להוסיף מנוע SRB חמישי לשלב הראשון, ולהחליף את מנוע ה-SSME של השלב השני במנוע J-2X שמבוסס על המנוע J-2 שהיה בסטורן 5, טיל השיגור בתוכנית אפולו. הסיבה העיקרית להוספת מנוע SRB חמישי לשלב הראשון היה רצונה של נאס"א להמיר את מנוע ה- SSME למנוע J-2X. על פי מחקר שערכה נאס"א, היה הטיל ארס 1 בטוח יותר ממערכת שיגור אחרת שנקראה באנגלית Evolved Expendable Launch Vehicle ובקיצור EELV, אולם המחקר היה מוטעה מאחר שהוא לקח בחשבון עובדה מוטעה, ששימוש במערכת השיגור של ה-EELV יהיה באתר השיגור של מרכז החלל קנדי, דבר שיצריך שינויים מבניים ועלויות רבות, בעוד ישנם אתרים אחרים המתאימים לשיגור ה-EELV, ללא צורך בשינויים מבניים. על פי מחקר נוסף שנערך בתקופה האחרונה, נמצא שעם התאמה מינימלית של הטיל דלתא 4 ששייך למערכת השיגור EELV, ניתן יהיה לשגר את החללית אוריון ואסטרונאוטים למסלול נמוך סביב כדור הארץ (כלומר לתחנת החלל הבינלאומית). המשמעות של המחקר היא שלילת נחיצותו של טיל השיגור ארס 1. למרות מחקר זה ולמרות המחקר המטעה שהעדיף בצורה לא הוגנת את ארס 1, נאס"א עדיין מתכוונת להשתמש בארס 1.
ב-4 בינואר 2007 הודיעה נאס"א כי ארס 1 ענה על דרישות הבדיקה של תנאי המערכות, בדיקה שלא נערכה מאז פותחו מעבורות החלל בתחילת שנות השמונים. הבדיקה נועדה לוודא שארס 1 עונה לדרישות הנחוצות לתוכנית קונסטליישן. בנוסף, נאס"א הודיעה על שינוי בתכנון מכלי הדלק של ארס 1. במקום הפרדה בין מכלי המימן הנוזלי והחמצן הנוזלי באמצעות מכל שלישי, המכלים יופרדו באמצעות מחסום (באנגלית: Bulkhead), דבר שאמור לחסוך כמות משמעותית של מסה, ויקל על שיגורו של ארס 1.
בינואר 2008 גילתה נאס"א כי בדקות הראשונות של השיגור של ארס 1 נוצרות רעידות חזקות מאד, בעיה חמורה מאד שדורגה במקום הרביעי מתוך חמש בסולם דרגות הסיכון של נאס"א. נאס"א הודיעה כי היא בטוחה שניתן יהיה לפתור את הבעיה, וכי בעיות כאלה צצות במהלך פיתוח של תוכניות מחקר חדשות (כמו תוכנית אפולו).

מנועי ה-J-2X

מנועי ה-J-2X, שמחירם הוא בין 20-25 מיליון דולר למנוע יחיד, זולים יותר בחצי ממנועי ה-SSME, שהיו מיועדים להיות במקום מנועי ה-J-2X בתכנון הראשוני של ארס 1. סיבה נוספת למעבר למנועי ה-J-2X היא שהמנוע של השלב השני בארס 1 צריך להתחיל לפעול רק לאחר ההמראה, בסביבה של כמעט ריק, ומנועי ה-J-2X אכן מתאימים לדרישה זו, לעומת מנועי ה-SSME שלא עונים לדרישה הזו, וההתאמה שלהם לדרישה היא בעייתית ומסובכת.

חברות הבנייה

נאס"א בחרה בחברת אליאנט טקסיסטמס לבניית השלב הראשון של ארס 1, שכולל את חמשת מנועי ה-SRB. חברת רוקטדיין תבנה את מנוע ה-J-2X, וחברת בואינג תבנה את האוויוניקה (מערכות האלקטרוניקה והמחשבים) של הטיל.

תפקיד בתוכנית קונסטליישן

תפקידו של ארס 1 בתוכנית קונסטליישן הוא בעיקר לשגר את החללית אוריון ובתוכה צוות האסטרונאוטים למסלול נמוך סביב כדור הארץ, שם החללית תתנתק מארס 1. משם, במשימות לתחנת החלל הבינלאומית החללית תנוע אליה ותעגון בה, ובמשימות מאוישות לירח, אוריון תתחבר לחללית הנחיתה על הירח אלטאיר ולשלב העזיבה של כדור הארץ, שישוגרו גם כן למסלול נמוך על ידי המשגר ארס 5. לאחר ההתחברות, יוצת המנוע הרקטי שבשלב העזיבה של כדור הארץ, והחלליות יטוסו לכיוון הירח.

לוח זמנים

לוח זמנים זה כולל אירועים עתידיים שבוטלו. מסיבות של עניין היסטורי בתוכנית קונסטליישן הושארו אירועים אלה.
בשנת 2007 סיימה נאס"א את הבדיקה של תנאי המערכות, ושלב התכנון התאורטי הסתיים בשנת 2009. שיגור ראשון של דגם הניסוי, ארס 1-X, נערך ב - 28 באוקטובר 2009. טיסת מבחן נוספת לארס 1, ארס 1-Y, תוכננה למרץ 2014, אולם נאס"א ביטלה אותה עקב מחסור בתקציב, ונאס"א שוקלת כיום הצעה למלא את מקומה של המשימה שבוטלה במשימה שתקרא "ארס 1-X ראשי" (Ares I-X Prime).
על פי לוח הזמנים המקורי של תוכנית הפיתוח, הטיסה המאוישת הראשונה של הטיל מתוכננת לשנת 2015, כמעט חמש שנים לאחר קרקוע מעבורות החלל. הפער בין סיום תוכנית מעבורות החלל של ארצות הברית לבין הטיסה המאוישת הראשונה של ארס 1 (שמשמעותו שבמשך 5 שנים ארצות הברית תהיה ללא יכולת לשגר אסטרונאוטים לחלל בכוחות עצמה, ותצטרך להסתמך על חלליות הסויוז הרוסיות) נגרם עקב לחצי תקציב ובעיות הנדסיות לא צפויות בפיתוח ארס 1. על פי ממצאי ועדת בדיקה שבדקה את בעיות התקציב של התוכנית, ארס 1 יוכל לבצע שיגור מאויש רק בשנת 2017, וזאת עקב מחסור בתקציב.

ביטול תוכנית קונסטליישן

בהצעת התקציב של נאס"א לשנת 2011, שהוצגה לציבור ב - 1 בפברואר 2010, כלול ביטולה המוחלט של תוכנית קונסטליישן, ביטול מיזמי הפיתוח של ארס 1 ו - 5, ביטול החללית אוריון ונטישת התוכנית לחזרה של אסטרונאוטים אמריקניים לירח בשנת 2020.