Jetpacky päťdesiatych rokov minulého storočia sa nemohli pochváliť vysokým výkonom. Tie vozidlá, ktoré sa ešte dokázali dostať do vzduchu, mali príliš vysokú spotrebu paliva, čo negatívne ovplyvnilo maximálnu možnú dobu letu. Rôzne prevedenia mali navyše niekoľko ďalších problémov. Postupom času boli vojaci a inžinieri z takej technológie, ktorá bola predtým považovaná za sľubnú a sľubnú, rozčarovaní. To však neviedlo k úplnému zastaveniu práce. Na samom konci päťdesiatych rokov sa o túto tému začala zaujímať NASA, ktorá dúfala, že uplatní novú technológiu vo vesmírnych programoch.
Špecialisti NASA dúfali, že v dohľadnej dobe nielenže pošlú muža do vesmíru, ale vyriešia aj niekoľko ďalších problémov. Uvažovalo sa najmä o možnosti práce na otvorenom priestranstve, mimo lode. Na plnohodnotné riešenie problémov v takýchto podmienkach bol potrebný určitý prístroj, pomocou ktorého sa astronaut môže voľne pohybovať požadovaným smerom, manévrom atď. Na začiatku šesťdesiatych rokov NASA požiadala o pomoc letectvo, ktoré do tej doby stihlo uskutočniť niekoľko podobných programov. Okrem toho pritiahla do práce niekoľko podnikov leteckého priemyslu, ktoré boli pozvané na vývoj vlastných verzií osobných lietadiel pre vesmírny program. Takúto ponuku dostala okrem iných aj spoločnosť Chance-Vought.
Podľa dostupných údajov dokonca vo fáze predbežného výskumu dospeli špecialisti NASA k záverom týkajúcim sa optimálneho tvarového faktora sľubnej technológie. Ukázalo sa, že najpohodlnejším osobným dopravným prostriedkom by bol batoh so sadou prúdových motorov s nízkym výkonom. Takéto zariadenia si objednali dodávateľské spoločnosti. Je potrebné poznamenať, že sa zvažovali aj ďalšie varianty zariadenia, ako optimálny bol však považovaný batoh na chrbte astronauta.
Celkový pohľad na skafandr Chance-Vought a SMU. Fotografia časopisu Popular Science
V priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov uskutočnila Chance Vout sériu štúdií a formovala vzhľad vozidla do vesmíru. Projekt dostal označenie SMU (Self-Maneuvering Unit). V neskorších fázach vývoja projektu a počas testovania bolo použité nové označenie. Zariadenie bolo premenované na AMU (Astronaut Maneuvering Unit - „Zariadenie na manévrovanie s astronautom“).
Autori projektu SMU mali pravdepodobne predstavu o vývoji tímu Wendell Moore spoločnosti Bell Aerosystems, ako aj vedeli o inom vývoji v tejto oblasti. Faktom je, že jetpacky Bell a kozmická loď, ktoré sa objavili o niečo neskôr, museli mať rovnaké motory, aj keď s inými charakteristikami. Navrhlo sa vybaviť produkt SMU prúdovými motormi pracujúcimi na peroxid vodíka a využívajúcimi jeho katalytický rozklad.
Proces katalytického rozkladu peroxidu vodíka do tejto doby sa aktívne používal v rôznych technikách, vrátane niektorých raných jetpackov. Podstata tejto myšlienky spočíva v dodaní „paliva“špeciálnemu katalyzátoru, ktorý spôsobuje, že sa látka rozloží na vodu a kyslík. Výsledná zmes pár a plynov má dostatočne vysokú teplotu a tiež expanduje vysokou rýchlosťou, čo umožňuje použitie ako zdroja energie, vrátane prúdových motorov.
Je potrebné poznamenať, že rozklad peroxidu vodíka nie je v kontexte jetpackov najekonomickejším zdrojom energie. Na vytvorenie dostatočného ťahu na to, aby sa človek zdvihol do vzduchu, je potrebné príliš veľa „paliva“. V Bellových projektoch teda 20-litrová nádrž umožnila pilotovi zostať vo vzduchu maximálne 25-30 sekúnd. To však platilo iba pre lety na Zemi. V prípade otvoreného priestoru alebo povrchu Mesiaca bolo vďaka nižšej (alebo absentujúcej) hmotnosti astronauta možné poskytnúť požadované vlastnosti aparátu bez neprijateľne vysokej spotreby peroxidu vodíka.
V priebehu projektu SMU bolo potrebné vyriešiť niekoľko hlavných problémov, z ktorých hlavným bol, samozrejme, typ prúdového motora. Okrem toho bolo potrebné určiť optimálne rozloženie celého zariadenia, zloženie potrebného vybavenia a množstvo ďalších vlastností projektu. Podľa správ štúdium týchto otázok nakoniec viedlo k návrhu pôvodného vesmírneho obleku, ktorý bol navrhnutý na použitie s výrobkom SMU / AMU.
Hlavné konštrukčné práce boli dokončené v prvej polovici roku 1962, krátko na to spoločnosť Chance-Vought vyrobila prototyp vesmírneho jetpacku. Na jeseň toho istého roku bolo zariadenie prvýkrát uvedené do tlače. Obrázky navrhovaného systému boli prvýkrát uverejnené v novembrovom čísle Popular Science. Článok v tomto časopise navyše poskytol schéma rozloženia a niektoré kľúčové charakteristiky.
Jedna z fotografií, ktoré zverejnila spoločnosť Popular Science, ukázala astronauta v novom skafandri so SMU na chrbte. Navrhovaný skafander mal sférickú prilbu so zníženým tvárovým štítom a vyvinutou spodnou časťou, ktorá mala spočívať na pleciach astronauta. K dispozícii bolo aj niekoľko konektorov na pripojenie skafandra k systémom jetpack. Skafander od Chance-Vought sa na tento účel výrazne líšil od moderných výrobkov. Bol vyrobený čo najľahšie a zjavne nebol vybavený súborom ochranných opatrení, ktoré sú nevyhnutné na splnenie súčasných požiadaviek.
Samotný batoh bol obdĺžnikový blok s konkávnou prednou stenou a sadou prostriedkov na upevnenie na chrbte astronauta. Na vrchu prednej steny boli teda dva charakteristické „háčiky“, pomocou ktorých batoh spočíval na pleciach astronauta. V strednej časti bol bedrový pás, na ktorom bol umiestnený valcový ovládací panel s niekoľkými páčkami. K dispozícii bolo aj niekoľko káblov a flexibilných potrubí na pripojenie batohu k skafandru.
Potreba zabezpečiť dlhodobú prevádzku mimo kozmickej lode, ako aj nedokonalosť vtedajších technológií ovplyvnili rozmiestnenie kozmickej lode. Na vrchole SMU bola veľká jednotka kyslíkového systému s uzavretou slučkou. Toto zariadenie malo dodávať dýchaciu zmes do prilby astronauta, po čom nasledovalo odčerpanie vydýchnutých plynov a odstránenie oxidu uhličitého. Na rozdiel od hadíc na dodávku dýchacej zmesi z lode alebo fliaš na stlačený plyn, systém s absorbérmi oxidu uhličitého nezhoršil manévrovacie schopnosti astronauta a umožnil zostať na otvorenom priestranstve dlhší čas.
SMU bez zadného panelu. Fotografia časopisu Popular Science
Podľa správ počas demonštrácie novinárom nebola SMU vybavená systémom podpory pracovného života. Toto zariadenie ešte nebolo pripravené na prevádzku a potrebovalo dodatočné kontroly, a preto bolo na prototype nahradené simulátorom rovnakej hmotnosti a rozmerov. Práve v tejto konfigurácii sa zariadenie zúčastnilo prvých testov. Práca v tomto smere sa navyše vážne oneskorila, a preto bol aj neskorší prototyp postavený na konci roku 1962 testovaný bez kyslíkového systému a bol vybavený iba jeho simulátorom.
Dolná ľavá časť trupu (vzhľadom na pilota) slúžila na umiestnenie nádrže s peroxidom vodíka. Napravo od neho bola sada ďalšieho vybavenia na rôzne účely. V hornej časti dolného pravého oddelenia bola rozhlasová stanica, ktorá poskytovala obojsmernú hlasovú komunikáciu; pod ňou boli nainštalované batérie a napájacia jednotka zariadenia, ako aj stlačený dusíkový valec pre systém dodávky paliva a regulátor plynu.
Na bočných plochách horného povrchu jetpacku boli umiestnené štyri miniatúrne motory s vlastnými tryskami (dva na každej strane). Rovnaké motory boli nájdené na spodnom povrchu trupu. V strede spodnej plochy boli navyše umiestnené dva motory podobného rozloženia. Na uvoľnenie prúdových plynov bolo k dispozícii celkom 10 motorov. Dýzy všetkých motorov boli otočené a naklonené na rôznych stranách a museli zodpovedať za vytváranie ťahu nasmerovaného v požadovanom smere.
Každý motor bol hlásený ako malá jednotka s doskovým katalyzátorom na vyvolanie rozkladu paliva. Pred katalyzátorom bol elektromagneticky ovládaný ventil. Všetkých desať motorov bolo navrhnutých tak, aby boli spojené s palivovou nádržou, ktorá bola zasa spojená s valcom na stlačený plyn.
Princíp motorov bol jednoduchý. Pod tlakom stlačeného dusíka sa mal do potrubí dostať peroxid vodíka a dostať sa až k motorom. Na príkaz riadiaceho systému museli solenoidy motorov otvoriť ventily a poskytnúť prístup „paliva“ku katalyzátorom. Nasledovala rozkladná reakcia s uvoľňovaním zmesi pár a plynov cez dýzu a tvorbou ťahu.
Dýzy boli umiestnené tak, že pomocou synchrónneho alebo asymetrického zapínania motorov bolo možné pohybovať sa v požadovanom smere, otáčať sa alebo korigovať ich polohu. Napríklad súčasné zaradenie všetkých motorov nasmerovaných dozadu umožnilo pohyb vpred a obrat bol vykonaný kvôli asymetrickému zahrnutiu motorov na rôznych stranách.
Prvá verzia SMU dostala relatívne jednoduchý ovládací panel vyrobený vo valcovom puzdre a umiestnený na bedrovom páse. Na boku, pod pravou rukou, bola ovládacia páka pohybu dopredu alebo dozadu. Na prednej stene bola umiestnená páka na ovládanie sklonu a vybočenia. Hore bola ďalšia páka zodpovedná za ovládanie naklápania. Okrem toho boli k dispozícii prepínače na zapnutie motora, rozhlasovej stanice a autopilota. S pomocou takýchto ovládačov by pilot mohol dodávať peroxid vodíka do požadovaných motorov a tým ovládať svoje pohyby.
Okrem manuálneho ovládania mala SMU aj automatizáciu, ktorá mala astronautovi uľahčiť prácu. V prípade potreby mohol zapnúť autopilota, ktorý pomocou gyroskopu a relatívne jednoduchej elektroniky musel monitorovať polohu jetpacku v priestore, v prípade potreby ho upravovať. Predpokladalo sa, že takýto režim sa uplatní pri dlhodobej práci na jednom mieste, napríklad pri servise prístrojov na vonkajšom povrchu kozmickej lode. V tomto prípade dostal astronaut príležitosť vykonávať rôzne práce a automatizácia musela monitorovať zachovanie požadovanej polohy.
Verzia jetpacku SMU predstavená novinárom vážila asi 160 libier (asi 72 kg). Pri použití na Mesiaci sa hmotnosť zariadenia znížila na 25 libier (11,5 kg) a pri práci na obežnej dráhe Zeme by mala byť hmotnosť úplne voľná.
Rozloženie jetpacku SMU počas testovania. Fotografia zo správy
Podľa publikácie Popular Science bola predložená vzorka SMU vypočítaná tak, aby umožnila astronautovi letieť až 304 m na jedno tankovanie peroxidu vodíka. Ťah motora podľa vývojárov stačil na presun dostatočne veľkých nákladov. Bola napríklad deklarovaná možnosť pohybu predmetu, napríklad kozmickej lode s hmotnosťou až 50 ton. V tomto prípade musel astronaut vyvinúť rýchlosť rádovo jednej stopy za sekundu.
Niekoľko mesiacov pred demonštráciou aparátu SMU novinárom, v polovici roku 1962, bol prototyp dodaný na leteckú základňu Wright-Patterson (Ohio), kde mal byť testovaný. Na vykonaní všetkých potrebných testov boli do projektu zapojení špecialisti z ministerstva obrany a špeciálne vybavenie. Ako skúšobná platforma bolo zvolené špeciálne lietadlo KC-135 Zero G, ktoré bolo použité na výskum v podmienkach krátkodobej beztiaže.
Prvý let s „nulovou gravitáciou“sa uskutočnil 25. júna 62 a počas nasledujúcich mesiacov bolo vykonaných niekoľko desiatok testov prevádzky jetpacku v nulovej gravitácii. Počas tejto doby bolo možné stanoviť základnú možnosť použitia takýchto systémov v praxi. Okrem toho sa potvrdili niektoré charakteristiky a základné údaje o lete. Sila motorov stačila na lietanie vo vzdušnej atmosfére a vykonávanie niekoľkých jednoduchých manévrov.
Úspešné testovanie zariadenia SMU neviedlo k zastaveniu projekčných prác. Do konca roku 1962 sa začal vývoj aktualizovanej verzie jetpacku pre astronautov. V modernizovanej verzii projektu bolo navrhnuté zmeniť rozloženie zariadenia a tiež vykonať ďalšie úpravy dizajnu. Vzhľadom na to všetko malo zlepšiť vlastnosti, predovšetkým zásoby „paliva“a základné letové údaje. Po zahájení prác na aktualizovanom projekte sa objavil nový názov AMU, ktorý sa čoskoro začal uplatňovať vo vzťahu k predchádzajúcemu produktu SMU, a preto je možný určitý zmätok.
Podľa dostupných údajov sa modernizovaná AMU na pohľad od základnej SMU príliš nelíšila. Exteriér trupu neprešiel veľkými zmenami a systém na pripevnenie aparátu k chrbtu astronauta zostal rovnaký. Súčasne sa radikálne zmenilo rozloženie vnútorných jednotiek. Dosah letu na úrovni 300 m NASA nevyhovoval, a preto bolo navrhnuté použitie novej palivovej nádrže. Jetpack AMU dostal veľkú, dlhú nádrž s peroxidom vodíka, ktorá zaberala celú strednú časť trupu. Objem novej nádrže bol 660 kubických metrov. palcov (10,81 L). Na bokoch tohto tanku bolo umiestnené ďalšie vybavenie.
Nové zariadenie okrem iných jednotiek zachováva nádrž na stlačený dusík výtlakového systému na dodávku peroxidu vodíka. Podľa projektu mal byť dusík dodávaný do palivovej nádrže pod tlakom 3500 psi (238 atmosfér). Počas testov sa však použili nižšie tlaky: asi 200 psi (13,6 atm). Prototyp aparátu AMU bol vybavený motormi rôznych výkonov. Trysky zodpovedné za pohyb dopredu a dozadu vyvinuli silu ťahu 20 libier, ktorá sa používa na pohyb hore a dole - 10 libier.
Zariadenie AMU by v budúcnosti mohlo dostať systém podpory života, ale ani v čase, keď sa začalo testovanie, také zariadenie ešte nebolo pripravené. Z tohto dôvodu skúsená AMU, rovnako ako jej predchodca, dostala iba model požadovaného systému s rovnakými rozmermi a hmotnosťou. Po dokončení všetkých potrebných projekčných prác a testovaní mohol byť kyslíkový systém nainštalovaný na vesmírny jetpack.
Krátko po skončení montáže, na samom konci roku 1962 alebo začiatkom roku 1963, bola AMU odoslaná na testovanie na základňu Wright-Patterson. „Skúšobnou dráhou“jeho kontrol sa opäť stalo špeciálne vybavené lietadlo KC-135 Zero G. Rôzne kontroly pokračovali najmenej do konca jari 1963.
V polovici mája 1963 pripravili autori projektu správu o vykonaných testoch. Do tejto doby, ako je uvedené v dokumente, bolo vykonaných viac ako sto letov na parabolickej trajektórii, počas ktorých bola testovaná prevádzka jetpackov s nulovou gravitáciou. Počas testov bolo napriek krátkemu letu s nulovou gravitáciou možné zvládnuť ovládanie oboch vozidiel, ako aj skontrolovať ich schopnosti pri preprave pilota alebo nákladu.
Batoh AMU počas testovania. Fotografia zo správy
V záverečnej časti správy sa tvrdilo, že jetpack AMU v súčasnej podobe má uspokojivé vlastnosti a je ho možné použiť na riešenie úloh, ktoré mu boli pridelené. Tiež bolo poznamenané, že ťah motora do 20 libier je dostatočný na riadený let v požadovanom smere a na vykonávanie rôznych manévrov. Zvolené usporiadanie trysiek motorov poskytovalo, ako sa píše v správe, vynikajúcu kontrolu nad zariadením vďaka umiestneniu systému „pilot + batoh“v rovnakej vzdialenosti od ťažiska.
Autopilot vo všeobecnosti fungoval dobre, ale potreboval vylepšenia a dodatočné testy. V niektorých situáciách toto zariadenie nemohlo správne reagovať na zmenu polohy batohu. Okrem toho bolo navrhnuté „naučiť“riadiacu automatizáciu ignorovať malé (až 10 °) odchýlky zariadenia od špecifikovanej polohy. Tento režim umožnil výrazne znížiť spotrebu peroxidu vodíka.
Astronauti, ktorí mali v budúcnosti používať produkt AMU, museli absolvovať špeciálne školenie, počas ktorého mohli ovládať nielen ovládanie, ale aj naučiť sa „cítiť“aparát. Jeho potrebu dokázalo niekoľko testovacích letov pod kontrolou pilota s nedostatočnou úrovňou výcviku. V takýchto prípadoch pilot konal pomaly a nelíšil sa v presnosti riadenia.
Vo všeobecnosti autori správy vysoko ocenili samotnú AMU a výsledky jej testov. Odporúčalo sa pokračovať v práci na projekte, pokračovať v zlepšovaní celej konštrukcie a jej jednotlivých komponentov, ako aj venovať pozornosť niektorým letovým režimom. Všetky tieto opatrenia umožnili počítať s výskytom funkčného jetpacku pre astronautov, ktorý je plne vhodný na riešenie všetkých zadaných úloh.
NASA a Chance-Vought, ako aj niekoľko príbuzných organizácií vzali do úvahy správu testerov a pokračovali v práci na sľubných projektoch. Do polovice desaťročia bolo na základe vývoja v projekte SMU / AMU vyvinuté nové zariadenie, ktoré bolo dokonca plánované na testovanie vo vesmíre.
Ďalšia práca v oblasti vesmírnych jetpackov bola korunovaná úspechom. Začiatkom osemdesiatych rokov boli do vesmíru vyslané prvé MMU, ktoré boli použité ako súčasť výbavy kozmickej lode Space Shuttle. Toto zariadenie sa aktívne používalo v rôznych misiách na riešenie rôznych problémov. Myšlienka jetpacku sa napriek mnohým zlyhaniam stala praktickým. Je pravda, že ho začali používať nie na Zemi, ale vo vesmíre.
