Jetpacks pedesetih godina prošlog stoljeća nisu se mogli pohvaliti visokim performansama. Ona 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. S vremenom su se vojska i inženjeri razočarali u takvu tehnologiju, koja se prije smatrala obećavajućom i obećavajućom. Međutim, to nije dovelo do potpunog prestanka rada. Na samom kraju 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 inačice 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 perspektivne tehnologije. Pokazalo se da bi najprikladnije osobno prijevozno sredstvo bio naprtnjača sa skupom mlaznih motora male snage. Takve uređaje naručile su tvrtke izvođači. Valja napomenuti da su uzete u obzir i druge varijante aparata, međutim, optimalna je prepoznata upravo 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 proveo je 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 manevriranje astronautom").
Vjerojatno su autori projekta SMU imali ideju o razvoju tima Wendell Moore tima Bell Aerosystems, kao i o drugim razvojima na ovom području. Činjenica je da su mlazni rance Bell i letjelica koja se pojavila 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.
Postupak katalitičkog raspadanja vodikovog peroksida do tada se aktivno koristio u raznim tehnikama, uključujući i neke rane mlazne rance. Bit ove ideje sastoji se u opskrbi "gorivom" posebnog katalizatora koji uzrokuje raspadanje tvari na vodu i kisik. Rezultirajuća smjesa para-plin ima dovoljno visoku temperaturu, a također se širi velikom brzinom, što je omogućuje upotrebu kao izvor energije, uključujući i u mlaznim motorima.
Valja napomenuti da raspadanje vodikovog peroksida nije najekonomičniji izvor energije u kontekstu mlaznih aviona. Potrebno je previše "goriva" za stvaranje dovoljnog potiska za podizanje osobe 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 izvješćima, proučavanje ovih pitanja na kraju je dovelo do dizajna originalnog svemirskog odijela, koje je predloženo za uporabu s proizvodom SMU / AMU.
Veliki projektni radovi dovršeni su u prvoj polovici 1962., nedugo nakon toga, Chance-Vought je proizveo prototip svemirskog mlaznjaka. U jesen iste godine, uređaj je prvi put prikazan novinarima. Slike predloženog sustava prvi put su objavljene u studenom izdanju časopisa Popular Science. Osim toga, članak u ovom časopisu dao je 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 sfernu kacigu 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 s jetpack sustavima. Svemirsko odijelo tvrtke Chance-Vought značajno se razlikovalo od modernih proizvoda u tu svrhu. Učinjen je što je moguće lakšim i, očito, nije bio opremljen skupom zaštitnih mjera koje su potrebne za zadovoljavanje trenutnih zahtjeva.
Sam naprtnjača bio je pravokutni blok s udubljenom prednjom stijenkom i skupom sredstava za pričvršćivanje na leđima astronauta. Dakle, na vrhu prednjeg zida bile su dvije karakteristične "kuke" kojima je naprtnjača počivala na ramenima astronauta. U srednjem je dijelu bio pojas za pojaseve na kojem se nalazila cilindrična upravljačka ploča s nekoliko poluga. Također je osigurano nekoliko kabela i fleksibilnih cjevovoda za povezivanje naprtnjače sa svemirskim odijelom.
Potreba za osiguravanjem dugoročnog rada izvan letjelice, kao i nesavršenost tadašnjih tehnologija, utjecali su na raspored letjelice. Na vrhu SMU-a bila je velika jedinica sustava kisika zatvorene petlje. Ovaj je uređaj bio namijenjen opskrbi smjese za disanje kacigi astronauta, nakon čega je slijedilo ispumpavanje izdahnutih plinova i uklanjanje ugljičnog dioksida. Za razliku od crijeva za opskrbu mješavinom za disanje s broda ili boca sa komprimiranim plinom, sustav s apsorberima ugljičnog dioksida nije narušio upravljivost astronauta i omogućio je dugo zadržavanje na otvorenom svemiru.
SMU bez stražnje ploče. Fotografija časopisa Popular Science
Prema izvješćima, tijekom demonstracija novinarima, SMU nije bio opremljen sustavom za održavanje života. Ova oprema još nije bila spremna za rad i trebala je dodatne provjere, zbog čega je na prototipu zamijenjena simulatorom iste težine i dimenzija. U ovoj je konfiguraciji uređaj sudjelovao u prvim testovima. Štoviše, rad u tom smjeru bio je ozbiljno odgođen, zbog čega je čak i kasniji prototip, izgrađen krajem 1962. godine, testiran bez sustava za kisik i opremljen je samo svojim simulatorom.
Donji lijevi dio trupa (u odnosu na pilota) dat je za postavljanje spremnika vodikovog peroksida. Desno od njega bio je skup druge opreme za različite namjene. Na vrhu donjeg desnog odjeljka bila je radio postaja koja je pružala dvosmjernu glasovnu komunikaciju; ispod nje su bile instalirane baterije i jedinica za napajanje opreme, kao i cilindar sa komprimiranim dušikom za sustav opskrbe gorivom i regulator plina.
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 s pločastim katalizatorom za izazivanje razgradnje goriva. Ispred katalizatora bio je ventil s elektromagnetnim upravljanjem. Predloženo je da se svih deset motora spoji na spremnik goriva, koji je pak spojen na cilindar sa stlačenim plinom.
Princip rada motora bio je jednostavan. Pod pritiskom komprimiranog dušika vodikov peroksid trebao je ući u cjevovode i doći do motora. Na naredbu upravljačkog sustava, solenoidi motora morali su otvoriti ventile i omogućiti "gorivo" pristup katalizatorima. Slijedila je 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, istodobno uključivanje svih motora usmjerenih unatrag omogućilo je kretanje naprijed, a zaokret je izveden zbog asimetričnog uključivanja motora s različitih strana.
Prva verzija SMU -a dobila je relativno jednostavnu upravljačku ploču izrađenu u cilindričnom kućištu i smještenu na pojasu. Sa strane, ispod desne ruke, nalazila se upravljačka poluga za kretanje prema naprijed ili prema natrag. Poluga za kontrolu koraka i zavoja postavljena je na prednju stijenku. Gore se nalazila još jedna poluga odgovorna za kontrolu valjanja. Osim toga, osigurani su prekidači za uključivanje motora, radio stanice i autopilota. Uz pomoć takvih kontrola, pilot je mogao isporučiti vodikov peroksid potrebnim motorima i na taj način kontrolirati svoje kretanje.
Osim ručnog upravljanja, SMU je imao automatizaciju dizajniranu za olakšavanje rada 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 tijekom dugotrajnog rada na jednom mjestu, na primjer, pri servisiranju instrumenata na vanjskoj površini letjelice. U tom slučaju astronaut je dobio priliku obavljati razne poslove, a automatizacija je morala pratiti očuvanje željenog položaja.
Verzija SMU jetpacka 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 tijekom testiranja. Fotografija iz izvještaja
Prema publikaciji Popular Science, predstavljeni uzorak SMU -a izračunat je tako da astronautu omogućuje let do 304 m na jednom punjenju gorivom vodikovim peroksidom. Potisak motora, prema programerima, bio je dovoljan za premještanje dovoljno velikih tereta. Primjerice, deklarirana je mogućnost pomicanja nekog objekta, primjerice 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 provedbu svih potrebnih ispitivanja u projekt su bili uključeni stručnjaci iz Ministarstva obrane, kao i posebna oprema. Tako je kao probna platforma izabran poseban zrakoplov KC-135 Zero G koji je korišten za istraživanje u uvjetima kratkotrajnog bestežinskog stanja.
Prvi let s "nultom gravitacijom" obavio se 25. lipnja 62., a tijekom sljedećih mjeseci provedeno je nekoliko desetaka testova rada mlaznog omota u nultoj gravitaciji. Tijekom tog vremena bilo je moguće uspostaviti temeljnu mogućnost uporabe takvih sustava 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 jetpacka za astronaute. U moderniziranoj verziji projekta predloženo je promijeniti izgled aparata, kao i neke druge prilagodbe dizajna. 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 doživio veće promjene, a sustav pričvršćivanja aparata na leđa astronauta ostao je isti. Istodobno, radikalno se promijenio raspored unutarnjih jedinica. Raspon leta na razini 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 spremnika bila je 660 kubičnih metara. inča (10,81 L). Ostala oprema bila je postavljena sa strana ovog tenka.
Između ostalih jedinica, novi uređaj zadržava spremnik za komprimirani dušik sustava 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 tlakovi: 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 u budućnosti bi mogao dobiti sustav 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 sustava istih dimenzija i težine. Nakon dovršetka svih potrebnih projektnih radova i ispitivanja, sustav 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 zrakoplov KC-135 Zero G. ponovno je postao "poligon" za njegove provjere. Razne provjere trajale su barem do kraja proljeća 1963. godine.
Sredinom svibnja 1963. autori projekta pripremili su izvješće o provedenim testovima. Do tog trenutka, kako je navedeno u dokumentu, izvedeno je više od stotinu letova na paraboličnoj putanji, tijekom kojih je ispitano funkcioniranje mlaznih ranaca u nultoj gravitaciji. Tijekom ispitivanja, unatoč kratkom trajanju letova s nultom gravitacijom, bilo je moguće svladati kontrolu nad oba vozila, kao i provjeriti njihove sposobnosti za prijevoz pilota ili tereta.
AMU ruksak tijekom testiranja. Fotografija iz izvještaja
U završnom dijelu izvješća tvrdilo se da mlazni ranac AMU -a u sadašnjem obliku ima zadovoljavajuće karakteristike i da se može koristiti za rješavanje zadataka koji su mu dodijeljeni. Također je zabilježeno da je potisak motora do 20 kilograma dovoljan za kontrolirani let u željenom smjeru i za izvođenje različitih manevara. Odabrani raspored mlaznica motora omogućio je, kako je napisano u izvješću, izvrsnu kontrolu nad aparatom zbog postavljanja na jednakoj udaljenosti od težišta sustava "pilot + ruksak".
Autopilot se općenito pokazao dobro, ali su mu bila potrebna poboljšanja i dodatni testovi. U nekim situacijama ovaj uređaj nije mogao ispravno odgovoriti na promjenu položaja naprtnjače. Osim toga, predloženo je "naučiti" automatizaciju upravljanja zanemariti mala (do 10 °) odstupanja aparata od navedenog položaja. Ovaj način omogućio je značajno smanjenje potrošnje vodikovog peroksida.
Astronauti koji su ubuduće trebali koristiti proizvod AMU morali su proći poseban tečaj obuke, tijekom kojega su mogli ne samo ovladati kontrolom, već i naučiti "osjetiti" aparat. Potrebu za tim dokazalo je nekoliko probnih letova pod kontrolom pilota s nedovoljnom razinom obučenosti. U takvim slučajevima pilot je djelovao sporo i nije se razlikovao u točnosti kontrole.
Općenito, autori izvješća visoko su cijenili samu AMU i rezultate njenih testova. Preporučeno je nastaviti rad na projektu, nastaviti poboljšavati cijelu strukturu i njezine pojedinačne komponente, kao i obratiti pozornost na neke načine letenja. Sve su te mjere omogućile računanje na pojavu izvedivog mlaznog omota za astronaute, potpuno prikladnog za rješavanje svih postavljenih zadataka.
NASA i Chance-Vought, kao i brojne povezane organizacije uzele su u obzir izvješće 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.
Daljnji rad na području svemirskih mlaznih ranaca okrunjen je uspjehom. Početkom osamdesetih u svemir su poslani prvi MMU -ovi koji su korišteni kao dio opreme svemirske letjelice Space Shuttle. Ova se oprema aktivno koristila u raznim misijama za rješavanje različitih problema. Tako je ideja o jetpack -u, unatoč mnogim neuspjesima, došla do praktične uporabe. Istina, počeli su ga koristiti ne na Zemlji, već u svemiru.
