Eelmise sajandi viiekümnendate reaktiivlennukid ei saanud kiidelda suure jõudlusega. Sõidukitel, mis suutsid siiski õhku pääseda, oli liiga suur kütusekulu, mis mõjutas negatiivselt maksimaalset võimalikku lennuaega. Lisaks oli erinevatel kujundustel muid probleeme. Aja jooksul pettusid sõjaväelased ja insenerid sellises tehnoloogias, mida varem peeti paljulubavaks ja paljutõotavaks. See aga ei toonud kaasa töö täielikku peatumist. Viiekümnendate lõpus hakkas NASA selle teema vastu huvi tundma, kes lootis kosmoseprogrammides uut tehnoloogiat rakendada.
Lähitulevikus lootsid NASA spetsialistid mitte ainult saata inimest kosmosesse, vaid lahendada ka mitmeid muid probleeme. Eelkõige kaaluti võimalust töötada avaruumis, väljaspool laeva. Selliste tingimuste probleemide täieõiguslikuks lahendamiseks oli vaja teatud aparaati, mille abil astronaut saaks vabalt soovitud suunas liikuda, manööverdada jne. Kuuekümnendate alguses palus NASA abi õhujõududelt, kes olid selleks ajaks suutnud läbi viia mitu sarnast programmi. Lisaks meelitas ta tööle mitmeid lennundustööstuse ettevõtteid, keda kutsuti üles arendama kosmoseprogrammi jaoks isiklikke lennukeid. Teiste seas sai sellise pakkumise ka Chance-Vought.
Olemasolevate andmete kohaselt jõudsid NASA spetsialistid isegi eeluuringute etapis paljutõotava tehnoloogia optimaalse vormiteguri osas järeldustele. Selgus, et kõige mugavam isiklik transpordivahend oleks seljakott koos väikese võimsusega reaktiivmootorite komplektiga. Selliseid seadmeid tellisid töövõtjad. Tuleb märkida, et kaaluti ka muid aparatuuri variante, kuid optimaalseks tunnistati just astronaudi seljas kantud seljakott.
Chance-Vought skafandri ja SMU üldvaade. Foto ajakirjast Popular Science
Järgneva paari aasta jooksul viis Chance Vout läbi mitmeid uuringuid ja kujundas sõiduki välimust kosmoses. Projekt sai nimetuse SMU (Self-Maneuvering Unit). Projekti väljatöötamise hilisemates etappides ja katsetamise ajal kasutati uut nimetust. Seade nimetati ümber AMU -ks (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for manöövering a astronaut").
Tõenäoliselt oli SMU projekti autoritel aimu Bell Aerosystemsi Wendell Moore'i meeskonna arengutest, samuti teadsid nad selle valdkonna muudest arengutest. Fakt on see, et jetpakkidel Bell ja veidi hiljem ilmunud kosmoselaeval pidid olema samad mootorid, ehkki erinevate omadustega. Tehti ettepanek varustada SMU toode reaktiivmootoritega, mis töötavad vesinikperoksiidil ja kasutavad selle katalüütilist lagunemist.
Vesinikperoksiidi katalüütilise lagunemise protsessi selleks ajaks kasutati aktiivselt erinevates tehnikates, sealhulgas mõnes varajases reaktiivpakendis. Selle idee olemus seisneb "kütuse" tarnimises spetsiaalsesse katalüsaatorisse, mis põhjustab aine lagunemise veeks ja hapnikuks. Saadud auru-gaasi segul on piisavalt kõrge temperatuur ja see paisub ka suurel kiirusel, mis võimaldab seda kasutada energiaallikana, sealhulgas reaktiivmootorites.
Tuleb märkida, et vesinikperoksiidi lagunemine ei ole reaktiivreiside kontekstis kõige ökonoomsem energiaallikas. Inimese õhku tõstmiseks piisava tõukejõu tekitamiseks kulub liiga palju "kütust". Nii võimaldas Belli projektides 20-liitrine paak piloodil õhus püsida mitte rohkem kui 25-30 sekundit. See kehtis aga ainult lendude kohta Maal. Avatud ruumi või Kuu pinna puhul oli astronaudi väiksema (või puuduva) kaalu tõttu võimalik anda seadme nõutavad omadused ilma lubamatult suure vesinikperoksiidi tarbimiseta.
SMU projekti käigus tuli lahendada mitmeid põhiküsimusi, millest peamine oli muidugi reaktiivmootori tüüp. Lisaks oli vaja kindlaks määrata kogu seadme optimaalne paigutus, vajalike seadmete koostis ja hulk muid projekti omadusi. Aruannete kohaselt viis nende probleemide uurimine lõpuks esialgse kosmose disaini, mida soovitati kasutada koos SMU / AMU tootega.
Suuremad projekteerimistööd viidi lõpule 1962. aasta esimesel poolel, varsti pärast seda tootis Chance-Vought kosmoselennuki prototüübi. Sama aasta sügisel näidati seadet esmakordselt ajakirjandusele. Kavandatud süsteemi pildid avaldati esmakordselt populaarteaduste novembrinumbris. Lisaks esitas selle ajakirja artikkel küljendusskeemi ja mõned põhiomadused.
Üks populaarteaduste avaldatud fotodest näitas astronauti uues skafandris, SMU selga. Kavandatud skafandril oli sfääriline kiiver madalama näokilbiga ja väljaarendatud alumine osa, mis pidi toetuma astronaudi õlgadele. Samuti oli mitu pistikut skafandri ühendamiseks jetpack süsteemidega. Chance-Vought'i skafandr erines märgatavalt tänapäevastest toodetest. See tehti võimalikult kergeks ja ilmselt ei olnud see varustatud kaitsemeetmete komplektiga, mis on vajalik kehtivate nõuete täitmiseks.
Seljakott ise oli ristkülikukujuline plokk, millel oli nõgus esisein ja kinnitusvahendite komplekt astronaudi seljal. Niisiis, esiseina peal oli kaks iseloomulikku "konksu", millega seljakott astronaudi õlgadele toetus. Keskmises osas oli taljevöö, millel paiknes mitme kangiga silindriline juhtpaneel. Seljakoti ühendamiseks skafandriga pakuti ka mitmeid kaableid ja painduvaid torujuhtmeid.
Kosmoselaeva paigutust mõjutas vajadus tagada pikaajaline töö väljaspool kosmoseaparaati, samuti tolleaegsete tehnoloogiate ebatäiuslikkus. SMU ülaosas oli suur suletud ahelaga hapnikusüsteemi üksus. See seade oli ette nähtud hingamissegu varustamiseks astronaudi kiivriga, millele järgnes väljahingatavate gaaside väljapumpamine ja süsinikdioksiidi eemaldamine. Erinevalt voolikutest hingamissegu tarnimiseks laevalt või surugaasiballoonidest ei halvendanud süsinikdioksiidi neelajatega süsteem astronaudi manööverdusvõimet ja võimaldas pikka aega avatud ruumis viibida.
SMU ilma tagapaneelita. Foto ajakirjast Popular Science
Aruannete kohaselt ei olnud ajakirjanikele meeleavalduse ajal SMU varustatud tööelu toetamise süsteemiga. See seade ei olnud veel töövalmis ja vajas lisakontrolli, mistõttu asendati see prototüübil sama kaalu ja mõõtmetega simulaatoriga. Selles konfiguratsioonis osales seade esimestel katsetel. Pealegi jäid sellesuunalised tööd tõsiselt hiljaks, mistõttu katsetati isegi hilisemat, 1962. aasta lõpus ehitatud prototüüpi ilma hapnikusüsteemita ja varustati ainult selle simulaatoriga.
Laevakere vasak alumine osa (piloodi suhtes) anti vesinikperoksiidi paagi paigutamiseks. Sellest paremal oli komplekt mitmesuguseid seadmeid erinevatel eesmärkidel. Alumise parema sektsiooni ülaosas oli raadiojaam, mis pakkus kahesuunalist kõnesidet; selle alla olid paigaldatud patareid ja seadmete toiteplokk, samuti survelämmastiku balloon kütusesüsteemile ja gaasiregulaator.
Jetpacki ülemise pinna külgpindadele oli ette nähtud neli miniatuurset mootorit oma düüsidega (kaks mõlemal küljel). Samad mootorid leiti kere alumisest pinnast. Lisaks asusid kaks sarnase paigutusega mootorit alumise pinna keskel. Kokku oli reaktiivgaaside vabastamiseks saadaval 10 mootorit. Kõigi mootorite pihustid pöörati ja kallutati erinevatel külgedel ning need pidid vastutama soovitud suunas suunatud tõukejõu tekitamise eest.
Iga mootor oli väike agregaat plaatkatalüüsmuunduriga, mis kutsus esile kütuse lagunemise. Katalüsaatori ees oli solenoidjuhtimisega klapp. Kõik kümme mootorit tehti ettepanek ühendada kütusepaagiga, mis omakorda ühendati surugaasiballooniga.
Mootorite tööpõhimõte oli lihtne. Kokkusurutud lämmastiku rõhu all pidi vesinikperoksiid sisenema torujuhtmetesse ja jõudma mootoritesse. Juhtimissüsteemi käsul pidid mootorite solenoidid avama ventiilid ja tagama "kütusele" juurdepääsu katalüsaatoritele. Sellele järgnes lagunemisreaktsioon, mille käigus eraldus auru-gaasi segu läbi düüsi ja tekkis tõukejõud.
Düüsid olid paigutatud nii, et mootorite sünkroonsel või asümmeetrilisel sisselülitamisel oli võimalik liikuda soovitud suunas, teha pöördeid või parandada nende asendit. Näiteks võimaldas kõigi tahapoole suunatud mootorite samaaegne kaasamine edasi liikuda ja pööre viidi läbi mootorite asümmeetrilise kaasamise tõttu erinevatel külgedel.
SMU esimene versioon sai suhteliselt lihtsa juhtpaneeli, mis on valmistatud silindrilisest korpusest ja asub vööl. Küljel, parema käe all, oli juhthoob ette- või tahapoole liikumiseks. Esiseinale oli paigutatud hoob kaldenurga ja pöörde juhtimiseks. Eespool oli veel üks kang, mis vastutas veeremise kontrolli eest. Lisaks pakuti mootori, raadiojaama ja autopiloodi sisselülitamiseks lülituslüliteid. Selliste juhtimisseadiste abil saaks piloot vajalike mootoritega varustada vesinikperoksiidi ja seeläbi oma liikumist juhtida.
Lisaks käsitsi juhtimisele oli SMU -l astronauti tööd hõlbustav automaatika. Vajadusel sai ta sisse lülitada autopiloodi, mis güroskoobi ja suhteliselt lihtsa elektroonika abil pidi jälgima jetpacki positsiooni ruumis, vajadusel seda reguleerides. Eeldati, et sellist režiimi rakendatakse pikaajalise töötamise ajal ühes kohas, näiteks kosmoseaparaadi välispinna instrumentide hooldamisel. Sel juhul anti astronaudile võimalus teha erinevaid töid ning automaatika pidi jälgima soovitud positsiooni säilimist.
Ajakirjanikele esitatud SMU reaktiivpaketi versioon kaalus umbes 160 naela (umbes 72 kg). Kuul kasutamisel vähendati seadme kaalu 25 naela (11,5 kg) ja Maa orbiidil töötades peaks kaal olema täiesti vaba.
SMU jetpacki paigutus testimise ajal. Foto raportist
Väljaande Popular Science andmetel arvutati esitatud SMU proov nii, et astronaut saaks lennata kuni 304 meetrit ühe vesinikperoksiidi tankimisega. Mootori tõukejõu oli arendajate sõnul piisavalt suurte koormate liigutamiseks piisav. Näiteks deklareeriti kuni 50 tonni kaaluva objekti, näiteks kosmoselaeva teisaldamise võimalus. Sel juhul pidi astronaut välja töötama kiiruse suurusjärgus üks jalg sekundis.
Mõni kuu enne ajakirjanikele SMU aparaadi demonstreerimist, 1962. aasta keskel, toimetati prototüüp Wright-Pattersoni õhujõudude baasi (Ohio), kus seda kavatseti katsetada. Kõigi vajalike testide läbiviimiseks kaasati projekti kaitseministeeriumi spetsialistid, samuti erivarustus. Nii valiti katseplatvormiks spetsiaalne lennuk KC-135 Zero G, mida kasutati lühiajalise kaaluta oleku uurimiseks.
Esimene "nullgravitatsiooniga" lend toimus 25., 62. juunil ja järgnevate kuude jooksul viidi läbi mitukümmend katset reaktiivlennuki töötamiseks nullgravitatsioonis. Selle aja jooksul oli võimalik kehtestada põhimõtteline võimalus selliseid süsteeme praktikas kasutada. Lisaks kinnitati mõned omadused ja lennu põhiandmed. Niisiis piisas mootorite tõukejõust õhkkonnas lendamiseks ja mõne lihtsa manöövri sooritamiseks.
SMU -seadme edukas katsetamine ei peatanud projekteerimistööd. 1962. aasta lõpuks alustati astronautidele mõeldud jetpacki uuendatud versiooni väljatöötamist. Projekti kaasajastatud versioonis tehti ettepanek muuta aparaadi paigutust ja teha ka muid kujunduse kohandusi. Kõige selle tõttu pidi see parandama omadusi, eelkõige kütusevaru ja lennu põhiandmeid. Pärast uuendatud projektiga töötamise algust ilmus uus nimi AMU, mida hakati peagi rakendama eelmise SMU toote suhtes, mistõttu on võimalik mõningane segadus.
Olemasolevate andmete kohaselt ei erinenud ajakohastatud AMU välimuselt palju põhilisest SMU -st. Kere väliskülg pole suuri muutusi läbi teinud ning aparaadi astronaudi selja külge kinnitamise süsteem on jäänud samaks. Samal ajal on siseüksuste paigutus radikaalselt muutunud. Lennuraadius 300 m tasemel ei sobinud NASA -le, mistõttu tehti ettepanek kasutada uut kütusepaaki. AMU reaktiivpakk sai suure, pika vesinikperoksiidi paagi, mis hõivas kogu kere keskosa. Uue paagi maht oli 660 kuupmeetrit. tolli (10,81 l). Selle tanki külgedele paigutati muud varustust.
Muude seadmete hulgas on uues seadmes vesinikperoksiidi varustamiseks väljatõrjumissüsteemi mahuti suru lämmastiku jaoks. Projekti kohaselt pidi kütusepaaki tarnima lämmastikku rõhul 3500 psi (238 atmosfääri). Katsete ajal kasutati aga madalamat rõhku: umbes 200 psi (13,6 atm). AMU aparaadi prototüüp oli varustatud erineva võimsusega mootoritega. Niisiis, edasi -tagasi liikumise eest vastutavad pihustid arendasid tõukejõudu 20 naela, mida kasutati üles ja alla liikumiseks - 10 naela.
AMU -seade võib tulevikus saada elutoetussüsteemi, kuid isegi testimise alguseks ei olnud sellised seadmed veel valmis. Seetõttu sai kogenud AMU, nagu ka tema eelkäija, ainult soovitud süsteemi mudeli, millel on samad mõõtmed ja kaal. Pärast kõigi vajalike projekteerimistööde ja katsetuste lõpetamist sai hapnikusüsteemi kosmosesõidukile paigaldada.
Varsti pärast kokkupaneku lõppu, 1962. aasta lõpus või 1963. aasta alguses, saadeti AMU Wright-Pattersoni baasi testimiseks. Spetsiaalselt varustatud lennuk KC-135 Zero G sai taas tema kontrollide "proovikiviks". Erinevad kontrollid jätkusid vähemalt kuni 1963. aasta kevade lõpuni.
1963. aasta mai keskel koostasid projekti autorid tehtud testide kohta aruande. Selleks ajaks, nagu dokumendis märgitud, viidi läbi üle saja lennu paraboolsel trajektooril, mille käigus katsetati reaktiivreiside tööd nullgravitatsioonis. Katsete ajal oli vaatamata nullgravitatsiooniga lendude lühikesele kestusele võimalik valdada mõlema sõiduki juhtimist, samuti kontrollida nende võimalusi piloodi või lasti transportimiseks.
AMU seljakott testimise ajal. Foto raportist
Aruande viimases osas väideti, et AMU reaktiivpakil on praegusel kujul rahuldavad omadused ja seda saab kasutada talle pandud ülesannete lahendamiseks. Samuti märgiti, et mootori tõukejõust kuni 20 naela piisab soovitud suunaga lendamiseks ja erinevate manöövrite tegemiseks. Mootorite pihustite valitud paigutus andis aruandes kirjutatu kohaselt suurepärase kontrolli seadme üle tänu süsteemi "piloot + seljakott" raskuskeskmest võrdsele kaugusele paigutamisele.
Autopilood toimis üldiselt hästi, kuid vajas täiustusi ja täiendavaid katseid. Mõnel juhul ei suutnud see seade õigesti reageerida seljakoti asendi muutumisele. Lisaks tehti ettepanek juhtimisautomaatikat "õpetada" ignoreerima seadme väikseid (kuni 10 °) kõrvalekaldeid määratud asendist. See režiim võimaldas oluliselt vähendada vesinikperoksiidi tarbimist.
Astronaudid, kes hakkasid tulevikus AMU toodet kasutama, pidid läbima spetsiaalse koolituse, mille käigus nad ei saanud mitte ainult juhtimist juhtida, vaid ka õppida seadet "tunnetama". Selle vajalikkust tõestasid mitmed katselennud ebapiisava väljaõppega piloodi kontrolli all. Sellistel juhtudel tegutses piloot aeglaselt ja ei erinenud juhtimise täpsusest.
Üldiselt hindasid aruande autorid kõrgelt AMU -d ja selle testide tulemusi. Soovitati projektiga jätkata, jätkata kogu struktuuri ja selle üksikute komponentide täiustamist ning pöörata tähelepanu mõnele lennurežiimile. Kõik need meetmed võimaldasid arvestada astronautide jaoks toimiva jetpaki väljanägemisega, mis sobib täielikult kõigi määratud ülesannete lahendamiseks.
NASA ja Chance-Vought ning mitmed seotud organisatsioonid võtsid arvesse testijate aruannet ja jätkasid tööd paljutõotavate projektidega. Kümnendi keskpaigaks töötati SMU / AMU projekti arengute põhjal välja uus seade, mida plaaniti isegi kosmoses katsetada.
Edasine töö kosmoselennukitega pärjati eduga. Kaheksakümnendate alguses saadeti kosmosesse esimesed MMU -d, mida kasutati kosmoselaeva Space Shuttle varustuse osana. Seda varustust kasutati aktiivselt erinevatel missioonidel erinevate probleemide lahendamiseks. Nii sai jetpacki idee vaatamata paljudele ebaõnnestumistele praktilise kasutamise. Tõsi, nad hakkasid seda kasutama mitte Maal, vaid kosmoses.
