Jetpacks-urile anilor cincizeci ai secolului trecut nu s-au putut lăuda cu performanțe ridicate. Vehiculele care încă au reușit să intre în aer au avut un consum prea mare de combustibil, ceea ce a afectat negativ durata maximă de zbor posibilă. În plus, diferitele modele au avut alte probleme. Cu timpul, militarii și inginerii au devenit dezamăgiți de o astfel de tehnologie, care anterior era considerată promițătoare și promițătoare. Cu toate acestea, acest lucru nu a dus la o oprire completă a muncii. La sfârșitul anilor cincizeci, NASA a devenit interesată de acest subiect, care spera să aplice noi tehnologii în programele spațiale.
În viitorul previzibil, specialiștii NASA sperau nu numai să trimită un om în spațiu, ci și să rezolve alte câteva probleme. În special, a fost luată în considerare posibilitatea de a lucra în spațiu deschis, în afara navei. Pentru o soluție completă a problemelor în astfel de condiții, era necesar un anumit aparat cu ajutorul căruia astronautul să se poată deplasa liber în direcția dorită, manevră etc. La începutul anilor șaizeci, NASA a solicitat asistență forței aeriene, care până atunci reușise să conducă mai multe programe similare. În plus, a atras la muncă mai multe întreprinderi din industria aeronautică, care au fost invitate să dezvolte propriile versiuni ale unei aeronave personale pentru programul spațial. Printre altele, o astfel de ofertă a fost primită de Chance-Vought.
Conform datelor disponibile, chiar și în etapa cercetărilor preliminare, specialiștii NASA au ajuns la concluzii cu privire la factorul de formă optim al tehnologiei promițătoare. S-a dovedit că cel mai convenabil mijloc de transport personal ar fi un rucsac cu un set de motoare cu jet de mică putere. Astfel de dispozitive au fost comandate de companii contractante. Trebuie remarcat faptul că au fost luate în considerare și alte variante ale aparatului, cu toate acestea, rucsacul purtat pe spatele astronautului a fost recunoscut ca fiind optim.
Vedere generală a costumului spațial Chance-Vought și a SMU. Fotografie de revista Popular Science
În următorii câțiva ani, Chance Vout a efectuat o serie de studii și a modelat aspectul unui vehicul pentru spațiu. Proiectul a primit denumirea SMU (Self-Maneuvering Unit). În etapele ulterioare ale dezvoltării proiectului și în timpul testării, a fost utilizată o nouă denumire. Dispozitivul a fost redenumit în AMU (Astronaut Maneuvering Unit - „Dispozitiv pentru manevrarea unui astronaut”).
Probabil că autorii proiectului SMU au avut o idee despre evoluțiile echipei Wendell Moore din Bell Aerosystems, precum și au știut despre alte evoluții în acest domeniu. Faptul este că jet-pack-urile Bell și nava spațială care au apărut puțin mai târziu trebuiau să aibă aceleași motoare, deși cu caracteristici diferite. S-a propus echiparea produsului SMU cu motoare cu reacție care funcționează pe peroxid de hidrogen și care utilizează descompunerea sa catalitică.
Procesul de descompunere catalitică a peroxidului de hidrogen până acum a fost utilizat în mod activ în diverse tehnici, inclusiv în unele jetpacks timpurii. Esența acestei idei constă în furnizarea de „combustibil” unui catalizator special care determină descompunerea substanței în apă și oxigen. Amestecul rezultat vapori-gaz are o temperatură suficient de ridicată și, de asemenea, se extinde la o viteză mare, ceea ce face posibilă utilizarea acestuia ca sursă de energie, inclusiv în motoarele cu reacție.
Trebuie remarcat faptul că descompunerea peroxidului de hidrogen nu este cea mai economică sursă de energie în contextul pachetelor cu jet. Este nevoie de prea mult „combustibil” pentru a genera suficientă împingere pentru a ridica o persoană în aer. Astfel, în proiectele lui Bell, un tanc de 20 de litri a permis pilotului să rămână în aer nu mai mult de 25-30 de secunde. Cu toate acestea, acest lucru a fost valabil numai pentru zborurile pe Pământ. În cazul spațiului deschis sau al suprafeței Lunii, datorită greutății mai mici (sau absente) a astronautului, a fost posibil să se furnizeze caracteristicile necesare ale aparatului fără un consum inacceptabil de mare de peroxid de hidrogen.
În cursul proiectului SMU, au trebuit rezolvate mai multe probleme principale, dintre care, desigur, era tipul de motor cu reacție. În plus, a fost necesar să se determine aspectul optim al întregului dispozitiv, compoziția echipamentului necesar și o serie de alte caracteristici ale proiectului. Conform rapoartelor, studiul acestor probleme a condus în cele din urmă la proiectarea costumului spațial original, care a fost propus a fi utilizat cu produsul SMU / AMU.
Lucrările majore de proiectare au fost finalizate în prima jumătate a anului 1962, la scurt timp după aceea, Chance-Vought a produs un prototip spațial jetpack. În toamna aceluiași an, dispozitivul a fost prezentat pentru prima dată presei. Imaginile sistemului propus au fost publicate pentru prima dată în numărul din noiembrie al Popular Science. În plus, articolul din această revistă a furnizat o schemă de aspect și câteva caracteristici cheie.
Una dintre fotografiile publicate de Popular Science a arătat un astronaut într-un costum nou, cu un SMU pe spate. Costumul spațial propus avea o cască sferică cu un scut facial coborât și o parte inferioară dezvoltată, care trebuia să stea pe umerii astronautului. De asemenea, au existat mai mulți conectori pentru conectarea costumului spațial la sistemele jetpack. Costumul spațial de la Chance-Vought a fost semnificativ diferit de produsele moderne în acest scop. Acesta a fost făcut cât mai ușor posibil și, aparent, nu a fost echipat cu un set de măsuri de protecție care sunt necesare pentru a îndeplini cerințele actuale.
Rucsacul în sine era un bloc dreptunghiular cu un perete frontal concav și un set de mijloace de fixare pe spatele astronautului. Deci, deasupra peretelui frontal erau două „cârlige” caracteristice cu care rucsacul se sprijina pe umerii astronautului. În partea de mijloc era o centură de talie pe care se afla un panou de comandă cilindric cu mai multe pârghii. De asemenea, au fost prevăzute mai multe cabluri și conducte flexibile pentru conectarea rucsacului la costumul spațial.
Necesitatea de a asigura o funcționare pe termen lung în afara navei spațiale, precum și imperfecțiunea tehnologiilor de atunci, au afectat aspectul navei spațiale. În partea de sus a SMU se afla o unitate mare de sistem de oxigen cu buclă închisă. Acest dispozitiv a fost destinat să furnizeze amestecul de respirație la casca astronautului, urmat de pomparea gazelor expirate și eliminarea dioxidului de carbon. Spre deosebire de furtunurile pentru alimentarea amestecului de respirație de pe o navă sau buteliile de gaz comprimat, sistemul cu absorbanți de dioxid de carbon nu a afectat manevrabilitatea astronautului și a făcut posibilă rămânerea în spațiu deschis pentru o lungă perioadă de timp.
SMU fără panoul din spate. Fotografie de revista Popular Science
Potrivit rapoartelor, în timpul demonstrației către reporteri, SMU nu a fost echipat cu un sistem de susținere a vieții profesionale. Acest echipament nu era încă pregătit pentru funcționare și avea nevoie de verificări suplimentare, motiv pentru care a fost înlocuit pe prototip cu un simulator de aceeași greutate și dimensiuni. În această configurație, dispozitivul a luat parte la primele teste. Mai mult, lucrările în această direcție au fost întârziate serios, motiv pentru care chiar și un prototip ulterior, construit la sfârșitul anului 1962, a fost testat fără un sistem de oxigen și a fost echipat doar cu simulatorul său.
Partea din stânga jos a corpului (în raport cu pilotul) a fost dată pentru amplasarea rezervorului de peroxid de hidrogen. În dreapta acestuia se afla un set de alte echipamente pentru diverse scopuri. În partea de sus a compartimentului din dreapta jos se afla o stație radio care asigura comunicații vocale bidirecționale; sub acesta erau instalate baterii și o unitate de alimentare cu energie pentru echipamente, precum și o butelie de azot comprimat pentru sistemul de alimentare cu combustibil și un regulator de gaz.
Pe fețele laterale ale suprafeței superioare a jetpack-ului, au fost prevăzute patru motoare miniaturale cu duze proprii (două pe fiecare parte). Aceleași motoare au fost găsite pe suprafața inferioară a corpului. În plus, două motoare cu un aspect similar au fost amplasate în centrul suprafeței inferioare. În total, 10 motoare erau disponibile pentru eliberarea gazelor cu jet. Duzele tuturor motoarelor au fost rotite și înclinate pe diferite părți și au trebuit să fie responsabile pentru crearea tracțiunii direcționate în direcția dorită.
Fiecare motor a fost raportat a fi o unitate mică cu un convertor catalitic cu plăci pentru a induce descompunerea combustibilului. În fața catalizatorului se afla o supapă controlată de solenoid. Toate cele zece motoare au fost propuse să fie conectate la un rezervor de combustibil, care, la rândul său, a fost conectat la o butelie de gaz comprimat.
Principiul motoarelor era simplu. Sub presiunea azotului comprimat, peroxidul de hidrogen trebuia să intre în conducte și să ajungă la motoare. La comanda sistemului de comandă, solenoizii motoarelor trebuiau să deschidă supapele și să ofere acces la „combustibil” la catalizatori. Aceasta a fost urmată de reacția de descompunere cu eliberarea amestecului vapori-gaz prin duză și formarea de împingere.
Duzele au fost poziționate în așa fel încât, prin pornirea sincronă sau asimetrică a motoarelor, a fost posibil să se deplaseze în direcția dorită, să se întoarcă sau să se corecteze poziția lor. De exemplu, includerea simultană a tuturor motoarelor îndreptate înapoi a făcut posibilă deplasarea înainte, iar virajul a fost efectuat datorită includerii asimetrice a motoarelor pe diferite laturi.
Prima versiune a SMU a primit un panou de control relativ simplu realizat într-o carcasă cilindrică și situat pe o centură de talie. Pe lateral, sub mâna dreaptă, era o manetă de control pentru mișcarea înainte sau înapoi. Pe peretele din față a fost plasată o pârghie pentru controlul pasului și a girației. Deasupra era o altă pârghie responsabilă de controlul rulării. În plus, au fost prevăzute comutatoare pentru a porni motorul, stația de radio și pilotul automat. Cu ajutorul unor astfel de comenzi, pilotul ar putea furniza peroxid de hidrogen la motoarele necesare și astfel să-și controleze mișcările.
În plus față de controlul manual, SMU a avut o automatizare concepută pentru a facilita munca astronautului. Dacă este necesar, el putea porni pilotul automat, care, folosind un giroscop și o componentă electronică relativ simplă, trebuia să monitorizeze poziția jetpack-ului în spațiu, ajustându-l dacă este necesar. S-a presupus că un astfel de regim ar fi aplicat în timpul lucrului pe termen lung într-un singur loc, de exemplu, atunci când se întrețin instrumente pe suprafața exterioară a navei spațiale. În acest caz, astronautului i s-a oferit posibilitatea de a efectua diverse lucrări, iar automatizarea a trebuit să monitorizeze păstrarea poziției dorite.
Versiunea jetpack-ului SMU prezentată reporterilor cântărea aproximativ 72 kg. Când este utilizat pe Lună, greutatea dispozitivului a fost redusă la 11,5 kg, iar atunci când lucrați pe orbita Pământului, greutatea trebuie să fie complet liberă.
Dispunerea jetpack-ului SMU în timpul testării. Fotografie din raport
Potrivit publicației Popular Science, eșantionul SMU prezentat a fost calculat pentru a permite astronautului să zboare până la 304 m pe un singur combustibil cu peroxid de hidrogen. Puterea motorului, potrivit dezvoltatorilor, a fost suficientă pentru a deplasa sarcini suficient de mari. De exemplu, a fost declarată posibilitatea deplasării unui obiect, de exemplu o navă spațială, cu o greutate de până la 50 de tone. În acest caz, astronautul a trebuit să dezvolte o viteză de ordinul unui picior pe secundă.
Cu câteva luni înainte de demonstrația aparatului SMU către jurnaliști, la mijlocul anului 1962, un prototip a fost livrat la Baza Forțelor Aeriene Wright-Patterson (Ohio), unde urma să fie testat. Pentru a efectua toate testele necesare, specialiștii din Ministerul Apărării au fost implicați în proiect, precum și echipamente speciale. Deci, ca platformă de testare, a fost ales un avion special KC-135 Zero G, care a fost folosit pentru cercetare în condiții de imponderabilitate pe termen scurt.
Primul zbor cu „gravitație zero” a avut loc pe 25 iunie 62 și în lunile următoare au fost efectuate câteva zeci de teste ale funcționării jetpack-ului în greutate zero. În acest timp, a fost posibil să se stabilească posibilitatea fundamentală de a utiliza astfel de sisteme în practică. În plus, unele caracteristici și date de bază de zbor au fost confirmate. Deci, forța motoarelor a fost suficientă pentru a zbura într-o atmosferă aeriană și pentru a efectua niște manevre simple.
Testarea cu succes a dispozitivului SMU nu a dus la oprirea lucrărilor de proiectare. Până la sfârșitul anului 1962, a început dezvoltarea unei versiuni actualizate a jetpack-ului pentru astronauți. În versiunea modernizată a proiectului, s-a propus modificarea aspectului aparatului, precum și efectuarea unor alte ajustări ale designului. Datorită tuturor acestor lucruri, trebuia să îmbunătățească caracteristicile, în primul rând stocul „combustibil” și datele de bază ale zborului. După începerea lucrărilor la proiectul actualizat, a apărut un nou nume AMU, care în curând a început să fie aplicat în raport cu produsul SMU anterior, motiv pentru care este posibilă o anumită confuzie.
Conform datelor disponibile, AMU-ul modernizat nu diferea mult de aspectul SMU de bază. Exteriorul corpului nu a suferit modificări majore, iar sistemul de atașare a aparatului la spatele astronautului a rămas același. În același timp, aspectul unităților interne s-a schimbat radical. Gama de zbor la nivelul de 300 m nu se potrivea NASA, motiv pentru care s-a propus utilizarea unui nou rezervor de combustibil. Jetpack-ul AMU a primit un rezervor mare, lung de peroxid de hidrogen, care a ocupat întreaga parte centrală a corpului navei. Volumul noului tanc a fost de 660 metri cubi. inci (10,81 L). Alte echipamente au fost plasate pe laturile acestui tanc.
Printre alte unități, noul aparat reține un rezervor pentru azot comprimat al unui sistem de deplasare pentru furnizarea de peroxid de hidrogen. Potrivit proiectului, azotul trebuia furnizat la rezervorul de combustibil la o presiune de 3500 psi (238 atmosfere). Cu toate acestea, în timpul testelor, s-au folosit presiuni mai mici: aproximativ 200 psi (13,6 atm). Prototipul aparatului AMU a fost echipat cu motoare de diferite puteri. Deci, duzele responsabile de deplasarea înainte și înapoi au dezvoltat un nivel de împingere de 20 de lire sterline, folosit pentru a se deplasa în sus și în jos - 10 lire sterline.
Dispozitivul AMU în viitor ar putea primi un sistem de susținere a vieții, dar chiar și până la începerea testării, astfel de echipamente nu erau încă gata. Din acest motiv, AMU experimentat, la fel ca predecesorul său, a primit doar un model al sistemului dorit cu aceleași dimensiuni și greutate. După finalizarea tuturor lucrărilor de proiectare și testare necesare, sistemul de oxigen ar putea fi instalat pe jetpack-ul spațial.
La scurt timp după încheierea asamblării, chiar la sfârșitul anului 1962 sau la începutul anului 1963, AMU a fost trimis la baza Wright-Patterson pentru testare. Avionul special echipat KC-135 Zero G a devenit din nou „terenul de încercare” pentru verificările sale. Diverse verificări au continuat cel puțin până la sfârșitul primăverii anului 1963.
La mijlocul lunii mai 1963, autorii proiectului au pregătit un raport asupra testelor efectuate. În acest moment, așa cum se menționează în document, au fost efectuate mai mult de o sută de zboruri pe o traiectorie parabolică, timp în care a fost testată funcționarea pachetelor cu jet în greutate zero. În timpul testelor, în ciuda duratei scurte a zborurilor cu gravitație zero, a fost posibil să se stăpânească controlul ambelor vehicule, precum și să se verifice capacitățile acestora pentru transportul unui pilot sau marfă.
Rucsac AMU în timpul testării. Fotografie din raport
În partea finală a raportului, s-a susținut că jetpack-ul AMU în forma sa actuală are caracteristici satisfăcătoare și poate fi utilizat pentru a rezolva sarcinile care i-au fost atribuite. De asemenea, s-a observat că forța motorului de până la 20 de lire sterline este suficientă pentru zborul controlat în direcția dorită și pentru efectuarea diferitelor manevre. Aranjamentul ales al duzelor motoarelor a oferit, așa cum este scris în raport, un control excelent asupra aparatului datorită plasării la o distanță egală de centrul de greutate al sistemului "pilot + rucsac".
Pilotul automat a funcționat în general bine, dar a avut nevoie de îmbunătățiri și teste suplimentare. În unele situații, acest dispozitiv nu a putut răspunde corect la o schimbare a poziției rucsacului. În plus, s-a propus să „predăm” automatizarea controlului pentru a ignora abaterile mici (până la 10 °) ale aparatului de la poziția specificată. Acest mod a făcut posibilă reducerea semnificativă a consumului de peroxid de hidrogen.
Astronauții care urmau să folosească produsul AMU în viitor trebuiau să urmeze un curs special de formare, în cadrul căruia nu puteau doar să stăpânească controlul, ci și să învețe să „simtă” aparatul. Necesitatea acestui lucru a fost dovedită de mai multe zboruri de testare sub controlul unui pilot cu un nivel insuficient de pregătire. În astfel de cazuri, pilotul a acționat încet și nu a diferit în ceea ce privește precizia controlului.
În general, autorii raportului au apreciat foarte mult AMU în sine și rezultatele testelor sale. S-a recomandat continuarea lucrărilor la proiect, continuarea îmbunătățirii întregii structuri și a componentelor sale individuale, precum și acordarea atenției unor moduri de zbor. Toate aceste măsuri au făcut posibilă contarea pe apariția unui jetpack funcțional pentru astronauți, pe deplin potrivit pentru rezolvarea tuturor sarcinilor atribuite.
NASA și Chance-Vought, precum și o serie de organizații conexe au luat în considerare raportul testerilor și au continuat să lucreze la proiecte promițătoare. Până la mijlocul deceniului, pe baza evoluțiilor din proiectul SMU / AMU, a fost dezvoltat un nou dispozitiv, care a fost planificat chiar să fie testat în spațiul cosmic.
Lucrările ulterioare în domeniul jetpacks-urilor spațiale au fost încununate de succes. La începutul anilor optzeci, primele MMU-uri au fost trimise în spațiu, care au fost utilizate ca parte a echipamentului navei spațiale a navei spațiale. Acest echipament a fost utilizat activ în diferite misiuni pentru a rezolva diferite probleme. Astfel, ideea unui jetpack, în ciuda multor eșecuri, a ajuns la o utilizare practică. Adevărat, au început să-l folosească nu pe Pământ, ci în spațiu.
