Jetpacks pedesetih godina prošlog stoljeća nisu se mogli pohvaliti visokim performansama. Vozila koja su ipak uspjela ući u zrak imala su preveliku potrošnju goriva, što je negativno utjecalo na maksimalno moguće trajanje leta. Osim toga, različiti dizajni imali su i neke druge probleme. Vremenom su se vojska i inženjeri razočarali u takvu tehnologiju, koja se ranije smatrala obećavajućom i obećavajućom. Međutim, to nije dovelo do potpunog prestanka rada. Krajem pedesetih godina NASA se zainteresirala za ovu temu, koja se nadala primjeni nove tehnologije u svemirskim programima.
U doglednoj budućnosti NASA -ini stručnjaci nadali su se ne samo slanju čovjeka u svemir, već i rješavanju nekoliko drugih problema. Posebno se razmatrala mogućnost rada na otvorenom prostoru, izvan broda. Za punopravno rješavanje problema u takvim uvjetima bio je potreban određeni aparat uz pomoć kojeg se astronaut mogao slobodno kretati u željenom smjeru, manevrirati itd. Na samom početku šezdesetih godina NASA je zatražila pomoć od zračnih snaga koje su do tada uspjele provesti nekoliko sličnih programa. Osim toga, privukla je na posao nekoliko poduzeća zrakoplovne industrije, koja su pozvana da razviju vlastite verzije osobnog zrakoplova za svemirski program. Između ostalih, Chance-Vought je primio takvu ponudu.
Prema dostupnim podacima, čak i u fazi preliminarnog istraživanja, stručnjaci NASA -e došli su do zaključaka u vezi s optimalnim faktorima oblika obećavajuće tehnologije. Ispostavilo se da bi najprikladnije osobno prijevozno sredstvo bio ruksak sa skupom mlaznih motora male snage. Takve uređaje naručile su kompanije izvođači. Valja napomenuti da su uzete u obzir i druge varijante aparata, međutim optimalna je prepoznata kao naprtnjača koja se nosila na leđima astronauta.
Opći pogled na svemirsko odijelo Chance-Vought i SMU. Fotografija časopisa Popular Science
U sljedećih nekoliko godina Chance Vout je proveo niz studija i oblikovao izgled vozila za svemir. Projekt je dobio oznaku SMU (Self-Maneuvering Unit). U kasnijim fazama razvoja projekta i tijekom testiranja korištena je nova oznaka. Uređaj je preimenovan u AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Uređaj za manevrisanje astronauta").
Vjerovatno su autori projekta SMU imali ideju o razvoju tima Wendell Moore tima Bell Aerosystems, kao i o drugim razvojima u ovoj oblasti. Činjenica je da su avioni Bell i svemirski brod koji su se pojavili nešto kasnije morali imati iste motore, iako s različitim karakteristikama. Predloženo je opremanje proizvoda SMU mlaznim motorima koji rade na vodikov peroksid i koriste njegovo katalitičko razlaganje.
Proces katalitičkog razlaganja vodikovog peroksida do tada se aktivno koristio u raznim tehnikama, uključujući i neke rane mlazne rance. Suština ove ideje sastoji se u opskrbi "gorivom" posebnog katalizatora koji uzrokuje raspadanje tvari na vodu i kisik. Dobivena mješavina para-plin ima dovoljno visoku temperaturu, a također se širi velikom brzinom, što ga čini mogućim za korištenje kao izvor energije, uključujući i u mlaznim motorima.
Treba napomenuti da razgradnja vodikovog peroksida nije najekonomičniji izvor energije u kontekstu mlaznih aviona. Potrebno je previše "goriva" da bi se stvorio dovoljan potisak da se osoba podigne u zrak. Tako je u Bellovim projektima spremnik od 20 litara omogućio pilotu da ostane u zraku najviše 25-30 sekundi. Međutim, to je vrijedilo samo za letove na Zemlji. U slučaju otvorenog prostora ili površine Mjeseca, zbog manje (ili odsutne) težine astronauta, bilo je moguće osigurati potrebne karakteristike aparata bez neprihvatljivo velike potrošnje vodikovog peroksida.
Tijekom projekta SMU trebalo je riješiti nekoliko glavnih pitanja, od kojih je glavni, naravno, bio tip mlaznog motora. Osim toga, bilo je potrebno odrediti optimalan raspored cijelog uređaja, sastav potrebne opreme i niz drugih značajki projekta. Prema izvještajima, proučavanje ovih pitanja na kraju je dovelo do dizajna originalnog svemirskog odijela, koje je predloženo za upotrebu sa SMU / AMU proizvodom.
Veliki dizajnerski radovi završeni su u prvoj polovini 1962. godine, nedugo nakon toga, Chance-Vought je proizveo prototip svemirskog mlaznjaka. U jesen iste godine, uređaj je prvi put prikazan novinarima. Slike predloženog sistema prvi put su objavljene u novembarskom broju Popular Science. Osim toga, članak u ovom časopisu pruža dijagram izgleda i neke ključne karakteristike.
Jedna od fotografija koju je objavila Popular Science prikazuje astronauta u novom svemirskom odijelu sa SMU -om na leđima. Predloženo svemirsko odijelo imalo je sferni šlem sa spuštenim štitnikom za lice i razvijenim donjim dijelom, koji je trebao počivati na ramenima astronauta. Bilo je i nekoliko konektora za povezivanje svemirskog odijela sa jetpack sistemima. Svemirsko odijelo iz Chance-Vought-a značajno se razlikovalo od modernih proizvoda u tu svrhu. Napravljen je što je moguće lakši i, očigledno, nije bio opremljen setom zaštitnih mjera koje su neophodne da bi se zadovoljili trenutni zahtjevi.
Sam naprtnjača bio je pravokutni blok sa udubljenom prednjom stjenkom i skupom sredstava za pričvršćivanje na leđima astronauta. Dakle, na vrhu prednjeg zida bile su dvije karakteristične "kuke" kojima je ranac počivao na ramenima astronauta. U srednjem dijelu bio je pojas za pojaseve na kojem se nalazila cilindrična upravljačka ploča s nekoliko poluga. Nekoliko kabela i fleksibilnih cjevovoda također je osigurano za povezivanje ruksaka sa svemirskim odijelom.
Potreba da se osigura dugotrajan rad izvan svemirske letjelice, kao i nesavršenost tadašnjih tehnologija, utjecali su na raspored svemirske letjelice. Na vrhu SMU-a bila je velika jedinica sistema kisika zatvorene petlje. Ovaj uređaj trebao je opskrbiti mješavinu disanja kacigom astronauta, nakon čega je uslijedio ispumpavanje izdahnutih plinova i uklanjanje ugljičnog dioksida. Za razliku od crijeva za opskrbu mješavinom za disanje s broda ili cilindara sa komprimiranim plinom, sustav s apsorberima ugljičnog dioksida nije narušio upravljivost astronauta i omogućio je dugo zadržavanje na otvorenom svemiru.
SMU bez zadnje ploče. Fotografija časopisa Popular Science
Prema izvještajima, tokom demonstracija novinarima, SMU nije bila opremljena sistemom za održavanje radnog vijeka. Ova oprema još nije bila spremna za rad i trebala je dodatne provjere, zbog čega je na prototipu zamijenjena simulatorom iste težine i dimenzija. Upravo u ovoj konfiguraciji uređaj je sudjelovao u prvim testovima. Štaviše, rad u ovom pravcu je ozbiljno kasnio, zbog čega je čak i kasniji prototip, izgrađen krajem 1962. godine, testiran bez sistema za kiseonik i opremljen je samo njegovim simulatorom.
Donji lijevi dio trupa (u odnosu na pilota) dat je za postavljanje spremnika vodikovog peroksida. Desno od njega bio je niz druge opreme za različite namjene. Na vrhu donjeg desnog odjeljka bila je radio stanica koja je pružala dvosmjernu glasovnu komunikaciju; ispod nje su bile ugrađene baterije i jedinica za napajanje opreme, kao i cilindar sa komprimiranim dušikom za sistem za dovod goriva i regulator gasa.
Na bočnim stranama gornje površine jetpaka bila su predviđena četiri minijaturna motora sa vlastitim mlaznicama (po dva sa svake strane). Isti motori pronađeni su na donjoj površini trupa. Osim toga, dva motora sličnog rasporeda nalazila su se u središtu donje površine. Ukupno je bilo na raspolaganju 10 motora za ispuštanje mlaznih plinova. Mlaznice svih motora bile su rotirane i nagnute na različite strane i morale su biti odgovorne za stvaranje potiska usmjerenog u željenom smjeru.
Prijavljeno je da je svaki motor mala jedinica sa pločastim katalizatorom za izazivanje raspadanja goriva. Ispred katalizatora je bio ventil sa elektromagnetnim upravljanjem. Predloženo je da se svih deset motora spoji na rezervoar za gorivo, koji je pak povezan sa cilindrom sa komprimovanim gasom.
Princip rada motora bio je jednostavan. Pod pritiskom komprimiranog dušika, vodikov peroksid trebao je ući u cjevovode i doći do motora. Na komandu upravljačkog sistema, solenoidi motora morali su otvoriti ventile i omogućiti "gorivo" pristup katalizatorima. Nakon toga je uslijedila reakcija razgradnje s oslobađanjem parno-plinske smjese kroz mlaznicu i stvaranjem potiska.
Mlaznice su postavljene na takav način da je, sinkronim ili asimetričnim uključivanjem motora, bilo moguće kretati se u željenom smjeru, okretati se ili ispravljati njihov položaj. Na primjer, istovremeno uključivanje svih motora usmjerenih unatrag omogućilo je kretanje naprijed, a zaokret je izveden zbog asimetričnog uključivanja motora na različitim stranama.
Prva verzija SMU -a dobila je relativno jednostavnu upravljačku ploču napravljenu u cilindričnom kućištu i smještenu na pojasu. Sa strane, ispod desne ruke, nalazila se kontrolna poluga za kretanje prema naprijed ili nazad. Poluga za kontrolu koraka i zakretanja postavljena je na prednji zid. Gore se nalazila još jedna poluga odgovorna za kontrolu valjanja. Osim toga, omogućeni su prekidači za uključivanje motora, radio stanice i autopilota. Uz pomoć takvih kontrola, pilot je mogao snabdjeti vodonik -peroksid do potrebnih motora i na taj način kontrolirati svoja kretanja.
Osim ručnog upravljanja, SMU je imao i automatizaciju dizajniranu da olakša rad astronauta. Ako je bilo potrebno, mogao je uključiti autopilot, koji je, koristeći žiroskop i relativno jednostavnu elektroniku, morao nadzirati položaj jetpacka u svemiru, prilagođavajući ga po potrebi. Pretpostavljalo se da će se takav režim primijeniti tokom dugotrajnog rada na jednom mjestu, na primjer, pri servisiranju instrumenata na vanjskoj površini svemirske letjelice. U ovom slučaju astronaut je dobio priliku obavljati razne poslove, a automatizacija je morala pratiti očuvanje željenog položaja.
Verzija SMU jetpack -a predstavljena novinarima težila je oko 160 kilograma (oko 72 kg). Kada se koristi na Mjesecu, težina uređaja smanjena je na 11,5 kg, a pri radu u Zemljinoj orbiti težina bi trebala biti potpuno slobodna.
Izgled mlaznog paketa SMU tokom testiranja. Fotografija iz izvještaja
Prema publikaciji Popular Science, predstavljeni uzorak SMU -a izračunat je tako da omogućava astronautu da leti do 304 m na jednom punjenju gorivom vodonik -peroksidom. Potisak motora, prema riječima programera, bio je dovoljan za premještanje dovoljno velikih tereta. Na primjer, deklarirana je mogućnost pomicanja objekta, na primjer svemirske letjelice, težine do 50 tona. U tom slučaju astronaut je morao razviti brzinu od jedne stope u sekundi.
Nekoliko mjeseci prije demonstracije SMU aparata novinarima, sredinom 1962., prototip je isporučen u zrakoplovnu bazu Wright-Patterson (Ohio), gdje je trebao biti testiran. Za izvođenje svih potrebnih ispitivanja u projekt su bili uključeni stručnjaci Ministarstva obrane, kao i posebna oprema. Tako je kao probna platforma izabran poseban avion KC-135 Zero G koji je korišten za istraživanje u uvjetima kratkotrajnog bestežinskog stanja.
Prvi let sa "nultom gravitacijom" obavljen je 25. juna 62. godine, a tokom narednih mjeseci izvedeno je nekoliko desetina testova rada mlaznog omota u nultoj gravitaciji. Za to vrijeme bilo je moguće ustanoviti temeljnu mogućnost korištenja takvih sistema u praksi. Osim toga, potvrđene su neke karakteristike i osnovni podaci o letu. Dakle, potisak motora bio je dovoljan za let u zračnoj atmosferi i izvođenje nekih jednostavnih manevara.
Uspješno testiranje SMU uređaja nije dovelo do zastoja u dizajnerskim radovima. Krajem 1962. započeo je razvoj ažurirane verzije mlaznog omota za astronaute. U moderniziranoj verziji projekta predloženo je promijeniti izgled aparata, kao i neke druge prilagodbe u dizajnu. Zbog svega toga trebalo je poboljšati karakteristike, prvenstveno zalihe "goriva" i osnovne podatke o letu. Nakon početka rada na ažuriranom projektu pojavio se novi naziv AMU, koji se ubrzo počeo primjenjivati u odnosu na prethodni SMU proizvod, zbog čega je moguća neka zabuna.
Prema dostupnim podacima, modernizirani AMU se po izgledu nije mnogo razlikovao od osnovnog SMU -a. Vanjski dio trupa nije pretrpio veće promjene, a sistem za pričvršćivanje aparata na leđa astronauta ostao je isti. U isto vrijeme, izgled unutrašnjih jedinica radikalno se promijenio. Raspon leta na nivou od 300 m nije odgovarao NASA -i, zbog čega je predloženo korištenje novog spremnika goriva. AMU jetpack dobio je veliki, dugi spremnik vodikovog peroksida koji je zauzimao cijeli središnji dio trupa. Zapremina novog rezervoara bila je 660 kubnih metara. inča (10,81 L). Ostala oprema bila je postavljena sa strane ovog tenka.
Između ostalih jedinica, novi uređaj zadržava spremnik za komprimirani dušik sistema za istiskivanje za opskrbu vodikovim peroksidom. Prema projektu, dušik se trebao dovoditi u spremnik goriva pod tlakom od 3500 psi (238 atmosfera). Međutim, tijekom ispitivanja korišteni su niži pritisci: oko 200 psi (13,6 atm). Prototip AMU aparata bio je opremljen motorima različitih snaga. Dakle, mlaznice odgovorne za kretanje naprijed i natrag razvile su razinu potiska od 20 kilograma, koja se koristila za pomicanje gore -dolje - 10 kilograma.
AMU uređaj bi u budućnosti mogao dobiti sistem za održavanje života, ali čak i do početka testiranja takva oprema još nije bila spremna. Zbog toga je iskusni AMU, kao i njegov prethodnik, dobio samo model željenog sistema istih dimenzija i težine. Nakon završetka svih potrebnih projektnih radova i ispitivanja, sistem za kisik mogao bi se instalirati na svemirski mlazni paket.
Ubrzo nakon završetka montaže, na samom kraju 1962. ili početkom 1963., AMU je poslan u bazu Wright-Patterson na testiranje. Posebno opremljeni avion KC-135 Zero G. ponovo je postao "poligon" za njegove provjere. Razne provjere su se nastavile barem do kraja proljeća 1963. godine.
Sredinom maja 1963. godine autori projekta pripremili su izvještaj o provedenim testovima. Do tog trenutka, kako je navedeno u dokumentu, izvedeno je više od stotinu letova na paraboličnoj putanji, tokom kojih je testirano djelovanje mlaznih ranaca u nultoj gravitaciji. Tokom ispitivanja, uprkos kratkom trajanju letova sa nultom gravitacijom, bilo je moguće ovladati kontrolom oba vozila, kao i provjeriti njihove sposobnosti za prevoz pilota ili tereta.
AMU ruksak tokom testiranja. Fotografija iz izvještaja
U završnom dijelu izvještaja tvrdilo se da mlazni ranac AMU -a u sadašnjem obliku ima zadovoljavajuće karakteristike i da se može koristiti za rješavanje dodijeljenih mu zadataka. Također je primijećeno da je potisak motora do 20 kilograma dovoljan za kontrolirani let u željenom smjeru i za izvođenje različitih manevara. Odabrani raspored mlaznica motora pruža, kako je napisano u izvještaju, odličnu kontrolu nad aparatom zbog postavljanja na jednakoj udaljenosti od težišta sistema "pilot + ranac".
Autopilot se općenito pokazao dobro, ali su mu bila potrebna poboljšanja i dodatni testovi. U nekim situacijama ovaj uređaj nije mogao pravilno odgovoriti na promjenu položaja ranca. Osim toga, predloženo je "naučiti" automatizaciju upravljanja zanemariti mala (do 10 °) odstupanja aparata od navedenog položaja. Ovaj način rada omogućio je značajno smanjenje potrošnje vodikovog peroksida.
Astronauti koji su ubuduće trebali koristiti AMU proizvod morali su proći posebnu obuku, tokom koje nisu mogli samo ovladati kontrolom, već su i naučili "osjetiti" aparat. Potreba za tim dokazana je s nekoliko probnih letova pod kontrolom pilota s nedovoljnom obučenošću. U takvim slučajevima pilot je djelovao sporo i nije se razlikovao u tačnosti kontrole.
Općenito, autori izvješća visoko su cijenili samu AMU i rezultate njenih testova. Preporučeno je nastaviti rad na projektu, nastaviti poboljšavati cijelu strukturu i njene pojedinačne komponente, kao i obratiti pažnju na neke načine letenja. Sve ove mjere omogućile su računanje na pojavu djelotvornog mlaznog omota za astronaute, potpuno prikladnog za rješavanje svih postavljenih zadataka.
NASA i Chance-Vought, kao i brojne povezane organizacije uzele su u obzir izvještaj testera i nastavile rad na obećavajućim projektima. Do sredine desetljeća, na temelju razvoja projekta SMU / AMU, razvijen je novi uređaj, koji je čak bio planiran za testiranje u svemiru.
Dalji rad na polju svemirskih mlaznih ranaca krunisan je uspjehom. Početkom osamdesetih u svemir su poslani prvi MMU -ovi koji su korišteni kao dio opreme svemirske letjelice. Ova oprema aktivno se koristila u raznim misijama za rješavanje različitih problema. Tako je ideja o jetpaku, unatoč mnogim neuspjesima, došla u praktičnu upotrebu. Istina, počeli su ga koristiti ne na Zemlji, već u svemiru.
