Jetpacks fra halvtredserne af forrige århundrede kunne ikke prale af høj ydeevne. De køretøjer, der stadig nåede at komme i luften, havde et for højt brændstofforbrug, hvilket påvirkede den maksimalt mulige flyvetid negativt. Derudover havde de forskellige designs nogle andre problemer. Med tiden blev militæret og ingeniørerne desillusionerede over sådan teknologi, som tidligere blev anset for lovende og lovende. Dette førte imidlertid ikke til et fuldstændigt stop for arbejdet. I slutningen af halvtredserne blev NASA interesseret i dette emne, som håbede at anvende ny teknologi i rumprogrammer.
I en overskuelig fremtid håbede NASA -specialister ikke kun at sende en mand ud i rummet, men også at løse flere andre problemer. Især blev muligheden for at arbejde i åbent rum uden for skibet overvejet. For en fuldgyldig løsning af problemer under sådanne forhold var et bestemt apparat påkrævet ved hjælp af hvilket astronauten frit kunne bevæge sig i den ønskede retning, manøvre osv. I begyndelsen af tresserne anmodede NASA om hjælp fra luftvåbnet, som på dette tidspunkt havde formået at gennemføre flere lignende programmer. Derudover tiltrak hun flere luftfartsindustrivirksomheder til at arbejde, som blev inviteret til at udvikle deres egne versioner af et personligt fly til rumprogrammet. Blandt andet blev et sådant tilbud modtaget af Chance-Vought.
Ifølge tilgængelige data kom NASA -specialister selv på stadiet af foreløbig forskning til konklusioner vedrørende den optimale formfaktor for lovende teknologi. Det viste sig, at det mest bekvemme personlige transportmiddel ville være en rygsæk med et sæt laveffekt jetmotorer. Sådanne enheder blev bestilt af entreprenørvirksomheder. Det skal bemærkes, at andre varianter af apparatet også blev overvejet, men det var rygsækken på astronautens bagside, der blev anerkendt som optimal.
Generelt syn på Chance-Vought rumdragt og SMU. Foto af Popular Science magazine
I løbet af de næste par år gennemførte Chance Vout en række undersøgelser og formede udseendet af et køretøj til rummet. Projektet fik betegnelsen SMU (Self-Maneuvering Unit). På de senere stadier af projektudviklingen og under test blev der brugt en ny betegnelse. Enheden blev omdøbt til AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for maneuvering an astronaut").
Sandsynligvis havde forfatterne til SMU -projektet en idé om udviklingen i Wendell Moore -teamet i Bell Aerosystems, samt kendte til andre udviklinger på dette område. Faktum er, at Bell jetpakkerne og rumfartøjet, der dukkede op lidt senere, skulle have de samme motorer, omend med forskellige egenskaber. Det blev foreslået at udstyre SMU -produktet med jetmotorer, der kører på hydrogenperoxid og anvender dets katalytiske nedbrydning.
Processen med katalytisk nedbrydning af hydrogenperoxid på dette tidspunkt blev aktivt brugt i forskellige teknikker, herunder i nogle tidlige jetpacks. Essensen i denne idé består i at levere "brændstof" til en særlig katalysator, der får stoffet til at nedbrydes til vand og ilt. Den resulterende damp-gas-blanding har en tilstrækkelig høj temperatur og ekspanderer også ved en høj hastighed, hvilket gør det muligt at bruge det som en energikilde, herunder i jetmotorer.
Det skal bemærkes, at nedbrydning af hydrogenperoxid ikke er den mest økonomiske energikilde i forbindelse med jetpacks. Det kræver for meget "brændstof" for at generere nok tryk til at løfte en person op i luften. I Bells projekter tillod en 20-liters tank piloten således at blive i luften i ikke mere end 25-30 sekunder. Dette var dog kun tilfældet for flyvninger på Jorden. I tilfælde af åbent rum eller Månens overflade på grund af astronautens lavere (eller fraværende) vægt var det muligt at tilvejebringe de nødvendige egenskaber ved apparatet uden et uacceptabelt højt forbrug af hydrogenperoxid.
I løbet af SMU -projektet skulle flere hovedproblemer løses, hvoraf hoveddelen naturligvis var jetmotortypen. Derudover var det nødvendigt at bestemme det optimale layout af hele enheden, sammensætningen af det nødvendige udstyr og en række andre funktioner i projektet. Ifølge rapporter førte undersøgelsen af disse spørgsmål til sidst til designet af den originale rumdragt, som blev foreslået at blive brugt med SMU / AMU -produktet.
Stort designarbejde blev afsluttet i første halvdel af 1962, kort tid efter producerede Chance-Vought en prototype space jetpack. I efteråret samme år blev enheden først vist for pressen. Billeder af det foreslåede system blev offentliggjort for første gang i novembernummeret af Popular Science. Derudover gav artiklen i dette blad et layoutdiagram og nogle vigtige egenskaber.
Et af billederne udgivet af Popular Science viste en astronaut i en ny rumdragt med en SMU på ryggen. Den foreslåede rumdragt havde en sfærisk hjelm med et sænket ansigtsskærm og en udviklet nedre del, som skulle hvile på astronautens skuldre. Der var også flere stik til at forbinde rumdragten med jetpack -systemerne. Rumdragten fra Chance-Vought var mærkbart forskellig fra moderne produkter til dette formål. Det blev lavet så let som muligt og var tilsyneladende ikke udstyret med et sæt beskyttelsesforanstaltninger, der er nødvendige for at opfylde de nuværende krav.
Selve rygsækken var en rektangulær blok med en konkav frontvæg og et sæt midler til fastgørelse på astronautens ryg. Så oven på frontvæggen var der to karakteristiske "kroge", som rygsækken hvilede på astronautens skuldre. I den midterste del var der et taljebælte, hvorpå der var placeret et cylindrisk kontrolpanel med flere håndtag. Flere kabler og fleksible rørledninger blev også leveret til at forbinde rygsækken til rumdragten.
Behovet for at sikre langsigtet drift uden for rumfartøjet samt ufuldkommenheden af datidens teknologier påvirkede rumfartøjets layout. Øverst på SMU var en stor lukket kredsløbet iltsystemenhed. Denne enhed var beregnet til at levere åndedrætsblandingen til astronautens hjelm, efterfulgt af at pumpe de udåndede gasser ud og fjerne kuldioxid. I modsætning til slanger til tilførsel af åndedrætsblanding fra et skib eller komprimerede gasflasker, påvirkede systemet med kuldioxidabsorber ikke astronautens manøvredygtighed og gjorde det muligt at blive i åbent rum i lang tid.
SMU uden bagpanel. Foto af Popular Science magazine
Ifølge rapporter var SMU under demonstrationen for journalister ikke udstyret med et arbejdslivsstøttesystem. Dette udstyr var endnu ikke klar til drift og havde brug for yderligere kontroller, hvorfor det blev udskiftet på prototypen med en simulator af samme vægt og dimensioner. Det var i denne konfiguration, at enheden deltog i de første tests. Desuden blev arbejdet i denne retning alvorligt forsinket, hvorfor selv en senere prototype, bygget i slutningen af 1962, blev testet uden iltsystem og kun var udstyret med sin simulator.
Den nederste venstre del af skroget (i forhold til piloten) blev givet til placering af brintoveriltebeholderen. Til højre for det var et sæt andet udstyr til forskellige formål. Øverst i det nederste højre rum var en radiostation, der gav tovejskommunikation; under den var der installeret batterier og en strømforsyningsenhed til udstyret samt en komprimeret nitrogecylinder til brændstofforsyningssystemet og en gasregulator.
På sidefladerne på jetpackens øvre overflade var der fire miniaturemotorer med egne dyser (to på hver side). De samme motorer blev fundet på den nederste overflade af skroget. Derudover var to motorer med et lignende layout placeret i midten af den nedre overflade. I alt var der 10 motorer til rådighed til frigivelse af jetgasser. Dyserne på alle motorer blev roteret og vippet på forskellige sider og måtte være ansvarlige for at skabe tryk, der var rettet i den ønskede retning.
Hver motor blev rapporteret at være en lille enhed med en pladekatalysator for at fremkalde brændstofnedbrydning. Der var en magnetventilstyret ventil foran katalysatoren. Alle ti motorer blev foreslået tilsluttet en brændstoftank, som igen var forbundet med en komprimeret gasflaske.
Principperne for motorerne var enkle. Under tryk af komprimeret nitrogen skulle hydrogenperoxid trænge ind i rørledningerne og nå motorerne. På kommando af kontrolsystemet skulle motorernes magnetventiler åbne ventilerne og give "brændstof" adgang til katalysatorerne. Dette blev efterfulgt af nedbrydningsreaktionen med frigivelse af damp-gasblandingen gennem dysen og dannelse af tryk.
Dyserne var placeret på en sådan måde, at det ved synkron eller asymmetrisk tænding af motorerne var muligt at bevæge sig i den ønskede retning, dreje eller rette deres position. For eksempel gjorde den samtidige inklusion af alle motorer, der var rettet bagud, det muligt at komme videre, og drejningen blev udført på grund af den asymmetriske inklusion af motorer på forskellige sider.
Den første version af SMU modtog et relativt enkelt kontrolpanel fremstillet i et cylindrisk etui og placeret på et taljebælte. På siden, under højre hånd, var der et betjeningshåndtag til bevægelse frem eller tilbage. Et håndtag til stigning og gaffelkontrol blev placeret på frontvæggen. Ovenfor var en anden håndtag ansvarlig for rulningskontrol. Derudover blev der leveret vippekontakter for at tænde motoren, radiostationen og autopiloten. Ved hjælp af sådanne kontroller kunne piloten levere hydrogenperoxid til de nødvendige motorer og derved kontrollere hans bevægelser.
Ud over manuel kontrol havde SMU en automatisering designet til at lette astronautens arbejde. Om nødvendigt kunne han tænde autopiloten, som ved hjælp af et gyroskop og relativt enkel elektronik skulle overvåge jetpackens position i rummet og justere den om nødvendigt. Det blev antaget, at et sådant regime ville blive anvendt under langvarigt arbejde ét sted, for eksempel ved service på instrumenter på rumfartøjets ydre overflade. I dette tilfælde fik astronauten mulighed for at udføre forskellige arbejder, og automatisering måtte overvåge bevarelsen af den ønskede position.
Versionen af SMU jetpack, der blev præsenteret for journalister, vejede omkring 160 kg (ca. 72 kg). Når den blev brugt på månen, blev enhedens vægt reduceret til 11,5 kg (25 pund), og ved arbejde i jordens kredsløb skulle vægten være helt fri.
Layoutet af SMU jetpack under test. Foto fra rapporten
Ifølge Popular Science -publikationen blev den præsenterede SMU -prøve beregnet til at tillade astronauten at flyve op til 1000 fod (304 m) på en enkelt brintoveriltepåfyldning. Motortrykket var ifølge udviklerne nok til at flytte store nok belastninger. For eksempel blev muligheden for at flytte et objekt, for eksempel et rumfartøj, der vejer op til 50 tons, erklæret. I dette tilfælde måtte astronauten udvikle en hastighed i størrelsesordenen en fod i sekundet.
Et par måneder før demonstrationen af SMU-apparatet for journalister, i midten af 1962, blev der leveret en prototype til Wright-Patterson Air Force Base (Ohio), hvor den skulle testes. For at udføre alle de nødvendige tests var specialister fra forsvarsministeriet involveret i projektet samt specialudstyr. Så som testplatform blev der valgt et særligt KC-135 Zero G-fly, som blev brugt til forskning under kortsigtede vægtløshed.
Den første flyvning med "nul tyngdekraft" fandt sted den 25. juni, 62, og i løbet af de følgende måneder blev der udført flere dusin tests af jetpackens drift i nul tyngdekraft. I løbet af denne tid var det muligt at fastslå den grundlæggende mulighed for at bruge sådanne systemer i praksis. Desuden blev nogle egenskaber og grundlæggende flyvedata bekræftet. Så kraften i motorerne var nok til at flyve i luftatmosfære og udføre nogle enkle manøvrer.
Vellykket test af SMU -enheden førte ikke til stop i designarbejdet. I slutningen af 1962 begyndte udviklingen på en opdateret version af jetpack til astronauter. I den moderniserede version af projektet blev det foreslået at ændre apparatets layout samt foretage nogle andre justeringer af designet. På grund af alt dette skulle det forbedre egenskaberne, primært "brændstof" -lageret og grundlæggende flyvedata. Efter arbejdet med det opdaterede projekt startede, dukkede et nyt navn AMU op, som snart begyndte at blive anvendt i forhold til det tidligere SMU -produkt, hvorfor en vis forvirring er mulig.
Ifølge de tilgængelige data adskilte den moderniserede AMU sig ikke meget fra den grundlæggende SMU i udseende. Skrogets ydre har ikke undergået større ændringer, og systemet til fastgørelse af apparatet til astronautens ryg er forblevet det samme. Samtidig har layoutet på de interne enheder ændret sig radikalt. Flyveområdet på 300 m niveau passede ikke til NASA, hvorfor det blev foreslået at bruge en ny brændstoftank. AMU jetpack modtog en stor, lang brintoverilte -tank, der optog hele den centrale del af skroget. Mængden af den nye tank var 660 kubikmeter. tommer (10,81 L). Andet udstyr blev placeret på siderne af denne tank.
Blandt andre enheder bevarer det nye apparat en tank til komprimeret nitrogen fra et fortrængningssystem til levering af hydrogenperoxid. Ifølge projektet skulle nitrogen tilføres brændstoftanken ved et tryk på 3500 psi (238 atmosfærer). Imidlertid blev der under testene anvendt lavere tryk: ca. 200 psi (13,6 atm). Prototypen til AMU -apparatet var udstyret med motorer med forskellige kræfter. Så dyserne, der var ansvarlige for at bevæge sig frem og tilbage, udviklede et trykniveau på 20 pund, der bruges til at bevæge sig op og ned - 10 pund.
AMU -enheden kunne i fremtiden modtage et livsstøttesystem, men selv da testen begyndte, var sådant udstyr endnu ikke klar. På grund af dette modtog den erfarne AMU ligesom sin forgænger kun en model af det ønskede system med de samme dimensioner og vægt. Efter at have gennemført alt det nødvendige designarbejde og testet, kunne iltsystemet installeres på space jetpack.
Kort tid efter afslutningen af samlingen, i slutningen af 1962 eller begyndelsen af 1963, blev AMU sendt til Wright-Patterson-basen til test. Det særligt udstyrede KC-135 Zero G-fly blev igen "bevisgrunden" for hans kontroller. Forskellige kontroller fortsatte i hvert fald indtil udgangen af foråret 1963.
I midten af maj 1963 udarbejdede projektforfatterne en rapport om de udførte tests. På dette tidspunkt blev der som anført i dokumentet udført mere end hundrede flyvninger på en parabolsk bane, hvor driften af jetpacks i nul tyngdekraft blev testet. Under testene var det på trods af den korte varighed af flyvninger med nul tyngdekraft muligt at beherske kontrollen med begge køretøjer samt kontrollere deres muligheder for at transportere en pilot eller last.
AMU rygsæk under test. Foto fra rapporten
I den sidste del af rapporten blev det hævdet, at AMU jetpack i sin nuværende form har tilfredsstillende egenskaber og kan bruges til at løse de opgaver, der er tildelt den. Det blev også bemærket, at motorkraft på op til 20 pund er tilstrækkeligt til kontrolleret flyvning i den ønskede retning og til at udføre forskellige manøvrer. Det valgte arrangement af motorernes dyser gav, som skrevet i rapporten, fremragende kontrol over apparatet på grund af placeringen i en lige afstand fra tyngdepunktet for "pilot + rygsæk" -systemet.
Autopiloten fungerede generelt godt, men havde brug for forbedringer og yderligere tests. I nogle situationer kunne denne enhed ikke reagere korrekt på en ændring i rygsækets position. Derudover blev det foreslået at "lære" kontrolautomatisering at ignorere små (op til 10 °) afvigelser af apparatet fra den angivne position. Denne metode gjorde det muligt at reducere forbruget af hydrogenperoxid betydeligt.
Astronauter, der skulle bruge AMU -produktet i fremtiden, skulle gennemgå et særligt træningskursus, hvor de ikke kun kunne mestre kontrollen, men også kunne lære at "mærke" apparatet. Behovet for dette blev bevist ved flere testflyvninger under kontrol af en pilot med et utilstrækkeligt uddannelsesniveau. I sådanne tilfælde handlede piloten langsomt og adskilte sig ikke i kontrolnøjagtigheden.
Generelt satte forfatterne af rapporten stor pris på selve AMU'en og resultaterne af dens test. Det blev anbefalet at fortsætte arbejdet med projektet, fortsætte med at forbedre hele strukturen og dens individuelle komponenter samt at være opmærksom på nogle flyvemåder. Alle disse foranstaltninger gjorde det muligt at regne med udseendet af en brugbar jetpack til astronauter, fuldt egnet til at løse alle tildelte opgaver.
NASA og Chance-Vought, samt en række beslægtede organisationer tog hensyn til testernes rapport og fortsatte arbejde med lovende projekter. I midten af årtiet, baseret på udviklingen i SMU / AMU -projektet, blev der udviklet en ny enhed, som endda var planlagt at blive testet i det ydre rum.
Yderligere arbejde inden for rum jetpacks blev kronet med succes. I begyndelsen af firserne blev de første MMU'er sendt ud i rummet, som blev brugt som en del af rumfartøjets rumfartøjs udstyr. Dette udstyr blev aktivt brugt i forskellige missioner til at løse forskellige problemer. Således kom tanken om en jetpack på trods af mange fejl til praktisk anvendelse. Sandt nok begyndte de at bruge det ikke på Jorden, men i rummet.
