Jetpack från femtiotalet av förra seklet kunde inte skryta med hög prestanda. De fordon som fortfarande lyckades komma upp i luften hade för hög bränsleförbrukning, vilket negativt påverkade den maximala möjliga flygtiden. Dessutom hade de olika mönstren några andra problem. Med tiden blev militären och ingenjörerna desillusionerade av sådan teknik, som tidigare ansågs lovande och lovande. Detta ledde dock inte till ett fullständigt stopp i arbetet. I slutet av femtiotalet blev NASA intresserad av detta ämne, som hoppades kunna tillämpa ny teknik i rymdprogram.
Inom överskådlig framtid hoppades NASA -specialister inte bara att skicka en man ut i rymden, utan också att lösa flera andra problem. I synnerhet övervägdes möjligheten att arbeta i öppet utrymme, utanför fartyget. För en fullfjädrad lösning av problem under sådana förhållanden krävdes en viss apparat med hjälp av vilken astronauten fritt kunde röra sig i önskad riktning, manövrering etc. I början av sextiotalet begärde NASA hjälp från flygvapnet, som vid den här tiden hade lyckats genomföra flera liknande program. Dessutom lockade hon flera luftfartsindustriföretag att arbeta, som blev inbjudna att utveckla egna versioner av ett personligt flygplan för rymdprogrammet. Bland annat fick ett sådant erbjudande till Chance-Vought.
Enligt tillgängliga data kom NASA -specialister, även i förstadiet, till slutsatser om den optimala formfaktorn för lovande teknik. Det visade sig att det mest praktiska personliga transportmedlet skulle vara en ryggsäck med en uppsättning lågeffektmotorer. Sådana enheter beställdes av entreprenörsföretag. Det bör noteras att andra varianter av apparaten också övervägdes, men det var ryggsäcken som bärs på astronautens baksida som erkändes som optimal.
Allmän bild av rymddräkten Chance-Vought och SMU. Foto av Popular Science magazine
Under de närmaste åren genomförde Chance Vout en serie studier och formade utseendet på ett fordon för rymden. Projektet fick beteckningen SMU (Self-Maneuvering Unit). I de senare stadierna av projektutvecklingen och under testningen användes en ny beteckning. Enheten döptes om till AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for maneuvering an astronaut").
Förmodligen hade författarna till SMU -projektet en uppfattning om utvecklingen av Wendell Moore -teamet i Bell Aerosystems, samt visste om andra utvecklingar inom detta område. Faktum är att Bell jetpacken och rymdfarkosten som dök upp lite senare måste ha samma motorer, om än med olika egenskaper. Det föreslogs att utrusta SMU -produkten med jetmotorer som körs på väteperoxid och använder dess katalytiska sönderdelning.
Processen för katalytisk sönderdelning av väteperoxid vid denna tid användes aktivt i olika tekniker, inklusive i några tidiga jetpack. Kärnan i denna idé består i att tillföra "bränsle" till en speciell katalysator som får ämnet att brytas ned i vatten och syre. Den resulterande ånggasblandningen har en tillräckligt hög temperatur och expanderar också med hög hastighet, vilket gör det möjligt att använda den som energikälla, inklusive i jetmotorer.
Det bör noteras att sönderdelning av väteperoxid inte är den mest ekonomiska energikällan i jetpaket. Det krävs för mycket "bränsle" för att generera tillräckligt med dragkraft för att lyfta en person upp i luften. Således i Bells projekt tillät en 20-liters tank piloten att stanna i luften i högst 25-30 sekunder. Detta var dock bara sant för flygningar på jorden. I fråga om öppet utrymme eller månens yta, på grund av astronautens lägre (eller frånvarande) vikt, var det möjligt att tillhandahålla apparatens erforderliga egenskaper utan en oacceptabelt hög förbrukning av väteperoxid.
Under SMU -projektet måste flera huvudfrågor lösas, vars huvudsakligen var typen av jetmotor. Dessutom var det nödvändigt att bestämma den optimala layouten för hela enheten, sammansättningen av den nödvändiga utrustningen och ett antal andra funktioner i projektet. Enligt rapporter ledde studien av dessa frågor så småningom till designen av den ursprungliga rymddräkten, som föreslogs att användas med SMU / AMU -produkten.
Större konstruktionsarbeten slutfördes första halvåret 1962, kort därefter producerade Chance-Vought en prototyp rymdfarkost. Hösten samma år visades enheten först för pressen. Bilder av det föreslagna systemet publicerades för första gången i novembernumret av Popular Science. Dessutom gav artikeln i denna tidning ett layoutdiagram och några viktiga egenskaper.
En av bilderna publicerade av Popular Science visade en astronaut i en ny rymddräkt med en SMU på ryggen. Den föreslagna rymddräkten hade en sfärisk hjälm med sänkt ansiktsskydd och en utvecklad nedre del, som skulle vila på astronautens axlar. Det fanns också flera kontakter för att ansluta rymddräkten till jetpack -systemen. Rymddräkten från Chance-Vought skilde sig märkbart från moderna produkter för detta ändamål. Den gjordes så lätt som möjligt och var tydligen inte utrustad med en uppsättning skyddsåtgärder som är nödvändiga för att uppfylla nuvarande krav.
Själva ryggsäcken var ett rektangulärt block med en konkav framvägg och en uppsättning medel för att fästa på astronautens rygg. Så ovanpå den främre väggen fanns två karakteristiska "krokar" som ryggsäcken vilade på astronautens axlar. I den mellersta delen fanns ett midjebälte på vilket en cylindrisk kontrollpanel med flera spakar var placerad. Flera kablar och flexibla rörledningar fanns också för att ansluta ryggsäcken till rymddräkten.
Behovet av att säkerställa långsiktig drift utanför rymdfarkosten, liksom ofullkomligheten i den tidens teknik, påverkade rymdfarkostens layout. Överst på SMU var en stor sluten syresystemenhet. Denna enhet var avsedd att ge andningsblandningen till astronautens hjälm, följt av att pumpa ut de utandade gaserna och ta bort koldioxid. Till skillnad från slangar för tillförsel av andningsblandning från ett fartyg eller komprimerade gasflaskor, försämrade systemet med koldioxidabsorberare inte astronautens manövrerbarhet och gjorde det möjligt att stanna i öppet utrymme under lång tid.
SMU utan bakpanel. Foto av Popular Science magazine
Enligt rapporter, under demonstrationen för reportrar, var SMU inte utrustat med ett arbetslivsstödssystem. Denna utrustning var ännu inte redo för drift och behövde ytterligare kontroller, varför den ersattes på prototypen med en simulator med samma vikt och dimensioner. Det var i denna konfiguration som enheten deltog i de första testerna. Dessutom blev arbetet i denna riktning allvarligt försenat, varför även en senare prototyp, byggd i slutet av 1962, testades utan syresystem och var endast utrustad med dess simulator.
Den nedre vänstra delen av skrovet (i förhållande till piloten) gavs för placering av väteperoxidtanken. Till höger om den fanns en uppsättning annan utrustning för olika ändamål. Högst upp i det nedre högra facket fanns en radiostation som gav tvåvägs röstkommunikation; under den installerades batterier och en strömförsörjningsenhet för utrustningen, samt en komprimerad kvävecylinder för bränslesystemet och en gasregulator.
På sidoytorna på jetpackets övre yta fanns fyra miniatyrmotorer med egna munstycken (två på varje sida). Samma motorer hittades på skrovets nedre yta. Dessutom var två motorer med liknande layout belägna i mitten av den nedre ytan. Totalt var 10 motorer tillgängliga för utsläpp av jetgaser. Munstyckena på alla motorer roterades och lutades på olika sidor och var ansvariga för att skapa dragkraft riktad i önskad riktning.
Varje motor rapporterades vara en liten enhet med en plattkatalysator för att framkalla bränslesönderfall. Det fanns en solenoidstyrd ventil framför katalysatorn. Alla tio motorer föreslogs att anslutas till en bränsletank, som i sin tur var ansluten till en komprimerad gascylinder.
Motornas princip var enkel. Under trycket av komprimerat kväve skulle väteperoxid komma in i rörledningarna och nå motorerna. På kommando av styrsystemet fick motorernas magnetventiler öppna ventilerna och ge "bränsle" åtkomst till katalysatorerna. Detta följdes av sönderdelningsreaktionen med frisättningen av ånggasblandningen genom munstycket och bildandet av dragkraft.
Munstyckena placerades på ett sådant sätt att genom synkron eller asymmetrisk påslagning av motorerna var det möjligt att röra sig i önskad riktning, göra svängar eller korrigera deras position. Till exempel gjorde det möjligt att gå framåt samtidigt med alla motorer som riktades bakåt och svängen genomfördes på grund av den asymmetriska inkluderingen av motorer på olika sidor.
Den första versionen av SMU fick en relativt enkel kontrollpanel tillverkad i ett cylindriskt fodral och placerat på ett midjebälte. På sidan, under höger hand, fanns en manöverspak för rörelse framåt eller bakåt. En spak för stigning och girningskontroll placerades på framväggen. Ovan var en annan spak ansvarig för rullningskontroll. Dessutom fanns vippomkopplare för att slå på motorn, radiostationen och autopiloten. Med hjälp av sådana kontroller kunde piloten leverera väteperoxid till de motorer som krävs och därigenom styra sina rörelser.
Förutom manuell styrning hade SMU en automatisering för att underlätta astronautens arbete. Vid behov kunde han slå på autopiloten, som med hjälp av ett gyroskop och relativt enkel elektronik var tvungen att övervaka jetpackens position i rymden och justera den vid behov. Det antogs att en sådan regim skulle tillämpas under långsiktigt arbete på ett ställe, till exempel vid service av instrument på rymdfarkostens yttre yta. I detta fall fick astronauten möjlighet att utföra olika arbeten, och automatiseringen var tvungen att övervaka bevarandet av den önskade positionen.
Den version av SMU jetpack som presenterades för reportrar vägde cirka 160 kg (cirka 72 kg). Vid användning på månen reducerades enhetens vikt till 11,5 kg och vid arbete i jordens bana bör vikten vara helt fri.
Layout för SMU jetpack under testning. Foto från rapporten
Enligt Popular Science -publikationen beräknades det presenterade SMU -provet så att astronauten kunde flyga upp till 304 m på en enda väteperoxidpåfyllning. Motordrivet, enligt utvecklarna, var tillräckligt för att flytta tillräckligt stora laster. Till exempel deklarerades möjligheten att flytta ett objekt, till exempel en rymdfarkost, som väger upp till 50 ton. I detta fall var astronauten tvungen att utveckla en hastighet i storleksordningen en fot per sekund.
Några månader före demonstrationen av SMU-apparaten för journalister, i mitten av 1962, levererades en prototyp till Wright-Patterson Air Force Base (Ohio), där den skulle testas. För att utföra alla nödvändiga tester var specialister från försvarsdepartementet inblandade i projektet, samt specialutrustning. Så som testplattform valdes ett speciellt KC-135 Zero G-flygplan, som användes för forskning vid kortsiktiga viktlöshet.
Den första flygningen med "zero gravity" ägde rum den 25 juni, 62, och under de följande månaderna utfördes flera dussin tester av jetpackens funktion i noll gravitation. Under denna tid var det möjligt att fastställa den grundläggande möjligheten att använda sådana system i praktiken. Dessutom bekräftades vissa egenskaper och grundläggande flygdata. Så motorns dragkraft var tillräckligt för att flyga i luftatmosfär och utföra några enkla manövrar.
Framgångsrik testning av SMU -enheten ledde inte till att designarbetet stoppades. I slutet av 1962 började utvecklingen av en uppdaterad version av jetpack för astronauter. I den moderniserade versionen av projektet föreslogs att ändra apparatens layout, samt att göra några andra justeringar av konstruktionen. På grund av allt detta var det tänkt att förbättra egenskaperna, främst "bränsle" -lagret och grundläggande flygdata. Efter arbetet med det uppdaterade projektet startade ett nytt namn AMU, som snart började tillämpas i förhållande till den tidigare SMU -produkten, varför viss förvirring är möjlig.
Enligt tillgängliga data skilde sig den moderniserade AMU: n inte mycket från den grundläggande SMU: n i utseende. Skrovets utsida har inte genomgått stora förändringar, och systemet för att fästa apparaten på astronautens rygg har förblivit densamma. Samtidigt har layouten för de interna enheterna radikalt förändrats. Flygsträckan på 300 m nivå passade inte NASA, varför det föreslogs att använda en ny bränsletank. AMU jetpack fick en stor, lång väteperoxidtank som upptog hela den centrala delen av skrovet. Den nya tankens volym var 660 kubikmeter. tum (10,81 L). Annan utrustning placerades på sidorna av denna tank.
Bland andra enheter behåller den nya apparaten en tank för komprimerat kväve från ett förträngningssystem för tillförsel av väteperoxid. Enligt projektet skulle kväve tillföras bränsletanken vid ett tryck på 3500 psi (238 atmosfärer). Under testerna användes emellertid lägre tryck: cirka 200 psi (13,6 atm). Prototypen för AMU -apparaten var utrustad med motorer med olika krafter. Så, de munstycken som ansvarar för att gå framåt och bakåt utvecklade en trycknivå på 20 pund, som används för att röra sig upp och ner - 10 pund.
AMU -enheten kan i framtiden få ett livsstödssystem, men även när testningen började var sådan utrustning ännu inte klar. På grund av detta fick den erfarna AMU, precis som sin föregångare, endast en modell av det önskade systemet med samma dimensioner och vikt. Efter att ha utfört alla nödvändiga konstruktionsarbeten och tester kunde syresystemet installeras på rymdstrålespacket.
Strax efter monteringens slut, i slutet av 1962 eller början av 1963, skickades AMU till Wright-Patterson-basen för testning. Det specialutrustade KC-135 Zero G-planet blev återigen "provningsplatsen" för hans kontroller. Olika kontroller fortsatte åtminstone till slutet av våren 1963.
I mitten av maj 1963 utarbetade projektförfattarna en rapport om de utförda testerna. Vid den här tiden, som anges i dokumentet, genomfördes mer än hundra flygningar på en parabolisk bana, under vilken drift av jetpack i noll gravitation testades. Under testerna, trots den korta flygtiden med noll tyngdkraft, var det möjligt att behärska kontrollen av båda fordonen, samt kontrollera deras kapacitet för att transportera en pilot eller last.
AMU -ryggsäck under testning. Foto från rapporten
I den sista delen av rapporten hävdades att AMU jetpack i sin nuvarande form har tillfredsställande egenskaper och kan användas för att lösa de uppgifter som tilldelats den. Det noterades också att motorkraft upp till 20 pund är tillräckligt för kontrollerad flygning i önskad riktning och för att utföra olika manövrar. Det valda arrangemanget för motorernas munstycken gav, som skrivet i rapporten, utmärkt kontroll över apparaten på grund av placeringen på lika avstånd från tyngdpunkten för "pilot + ryggsäck" -systemet.
Autopiloten fungerade i allmänhet bra, men behövde förbättringar och ytterligare tester. I vissa situationer kunde den här enheten inte korrekt svara på en förändring av ryggsäckens position. Dessutom föreslogs att "lära" styrautomatisering att ignorera små (upp till 10 °) avvikelser från apparaten från den angivna positionen. Detta läge gjorde det möjligt att avsevärt minska förbrukningen av väteperoxid.
Astronauter som skulle använda AMU -produkten i framtiden var tvungna att genomgå en speciell utbildningskurs, under vilken de inte bara kunde behärska kontrollen utan också lära sig att "känna" apparaten. Behovet av detta bevisades av flera testflygningar under kontroll av en pilot med otillräcklig utbildning. I sådana fall agerade piloten långsamt och skilde sig inte åt i kontrollens noggrannhet.
I allmänhet uppskattade författarna till rapporten AMU själv och resultaten av dess tester. Det rekommenderades att fortsätta arbetet med projektet, att fortsätta förbättra hela strukturen och dess enskilda komponenter, samt att uppmärksamma vissa flyglägen. Alla dessa åtgärder gjorde det möjligt att räkna med utseendet på en fungerande jetpack för astronauter, fullt lämpad för att lösa alla tilldelade uppgifter.
NASA och Chance-Vought, liksom ett antal närstående organisationer tog hänsyn till testarnas rapport och fortsatt arbete med lovande projekt. I mitten av decenniet, baserat på utvecklingen i SMU / AMU -projektet, utvecklades en ny enhet, som till och med var planerad att testas i yttre rymden.
Ytterligare arbete inom rymdjetpaket kröntes med framgång. I början av åttiotalet skickades de första MMU: erna ut i rymden, som användes som en del av rymdfarkostens utrustning. Denna utrustning användes aktivt i olika uppdrag för att lösa olika problem. Således kom idén om ett jetpack, trots många misslyckanden, till praktisk användning. Det var sant att de började använda det inte på jorden, utan i rymden.
