A múlt század ötvenes éveinek repülőgépei nem büszkélkedhettek nagy teljesítménnyel. Azok a járművek, amelyeknek még sikerült a levegőbe jutniuk, túl magas üzemanyag -fogyasztással rendelkeztek, ami negatívan befolyásolta a lehetséges maximális repülési időtartamot. Ezenkívül a különböző terveknek más problémái is voltak. Idővel a hadsereg és a mérnökök kiábrándultak az ilyen, korábban ígéretesnek és ígéretesnek tartott technológiából. Ez azonban nem vezetett a munka teljes leállításához. Az ötvenes évek legvégén a NASA érdeklődni kezdett e téma iránt, amely remélte, hogy új technológiát alkalmaz az űrprogramokban.
Belátható időn belül a NASA szakemberei nemcsak abban reménykedtek, hogy embert küldenek az űrbe, hanem számos más problémát is megoldanak. Különösen a nyílt térben, a hajón kívül történő munkavégzés lehetőségét vették figyelembe. Az ilyen körülmények közötti problémák teljes körű megoldásához szükség volt egy bizonyos berendezésre, amelynek segítségével az űrhajós szabadon mozoghat a kívánt irányban, manőverezhet stb. A hatvanas évek elején a NASA segítséget kért a légierőtől, amelynek ekkorra már több hasonló programot sikerült lebonyolítania. Ezenkívül több légiközlekedési vállalatot is bevonzott a munkába, akiket felkértek, hogy dolgozzanak ki saját változatot egy személyrepülőgépről az űrprogramhoz. Többek között ilyen ajánlatot kapott a Chance-Vought.
A rendelkezésre álló adatok szerint a NASA szakemberei még az előzetes kutatás szakaszában is következtetéseket vontak le az ígéretes technológia optimális formatervezési tényezőjét illetően. Kiderült, hogy a legkényelmesebb személyes szállítóeszköz egy hátizsák lenne egy kis teljesítményű sugárhajtóművel. Az ilyen eszközöket vállalkozó cégek rendelték. Meg kell jegyezni, hogy a készülék más változatait is figyelembe vették, azonban az űrhajós hátán viselt hátizsák volt az optimális.
A Chance-Vought űrruha és az SMU általános nézete. A Popular Science magazin fényképe
Az elkövetkező néhány évben a Chance Vout számos tanulmányt végzett, és alakította a jármű megjelenését az űr számára. A projekt SMU (Self-Maneuvering Unit) elnevezést kapott. A projektfejlesztés későbbi szakaszaiban és a tesztelés során új megnevezést használtak. Az eszközt átnevezték AMU -ra (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for manevru a astronaut").
Valószínűleg az SMU projekt szerzőinek volt fogalmuk a Bell Aerosystems Wendell Moore csapatának fejleményeiről, valamint tudtak más fejlesztésekről ezen a területen. A tény az, hogy a Bell jetpack -eknek és az egy kicsit később megjelent űrhajóknak ugyanolyan motorokkal kellett rendelkezniük, bár eltérő jellemzőkkel. Javasolták az SMU termék felszerelését hidrogén -peroxidon működő sugárhajtóművekkel, katalitikus bontásával.
A hidrogén -peroxid katalitikus bontásának folyamatát ekkor már aktívan alkalmazták különböző technikákban, többek között néhány korai repülőgép -csomagban. Ennek az elképzelésnek a lényege abban áll, hogy "tüzelőanyagot" szállítanak egy speciális katalizátorhoz, amely miatt az anyag vízre és oxigénre bomlik. A kapott gőz-gáz keverék kellően magas hőmérsékletű, és nagy sebességgel tágul, ami lehetővé teszi energiaforrásként való felhasználását, beleértve a sugárhajtóműveket is.
Meg kell jegyezni, hogy a hidrogén -peroxid lebomlása nem a leggazdaságosabb energiaforrás a jetpackek esetében. Túl sok "üzemanyag" szükséges ahhoz, hogy elegendő tolóerőt hozzon létre, hogy felemeljen egy személyt a levegőbe. Így Bell projektjeiben egy 20 literes tartály lehetővé tette a pilóta számára, hogy legfeljebb 25-30 másodpercig maradjon a levegőben. Ez azonban csak a földi járatokra volt igaz. Nyílt tér vagy a Hold felszíne esetében az űrhajós kisebb (vagy hiányzó) súlya miatt lehetővé vált a készülék szükséges jellemzőinek biztosítása elfogadhatatlanul magas hidrogén -peroxid -fogyasztás nélkül.
Az SMU projekt során több fő kérdést is meg kellett oldani, amelyek közül a fő természetesen a sugárhajtómű típusa volt. Ezenkívül meg kellett határozni a teljes eszköz optimális elrendezését, a szükséges berendezések összetételét és a projekt számos egyéb jellemzőjét. A jelentések szerint ezeknek a kérdéseknek a tanulmányozása végül az eredeti űrruha megtervezéséhez vezetett, amelyet az SMU / AMU termékkel együtt javasoltak használni.
A jelentős tervezési munkálatok 1962 első felében fejeződtek be, röviddel ezután a Chance-Vought gyártott egy prototípusú űrrepülőgépet. Ugyanezen év őszén mutatták be először a készüléket a sajtónak. A javasolt rendszer képeit először a Popular Science novemberi számában tették közzé. Ezenkívül a folyóirat cikke elrendezési diagramot és néhány kulcsfontosságú jellemzőt tartalmazott.
A Popular Science által közzétett egyik fotón egy űrhajós látható új űrruhában, SMU -val a hátán. A javasolt űrruhának gömb alakú sisakja volt, leeresztett arcvédővel és fejlett alsó részével, amely állítólag az űrhajós vállán nyugszik. Több csatlakozó is volt az űrruha és a jetpack rendszerek összekapcsolására. A Chance-Vought űrruhája észrevehetően különbözött a modern, erre a célra szánt terméktől. A lehető legkönnyebb lett, és nyilvánvalóan nem volt felszerelve olyan védelmi intézkedésekkel, amelyek szükségesek a jelenlegi követelmények teljesítéséhez.
Maga a hátizsák egy téglalap alakú tömb volt, homorú elülső fallal és az űrhajós hátán rögzítő eszközökkel. Tehát az elülső fal tetején két jellegzetes "horog" volt, amelyekkel a hátizsák az űrhajós vállán nyugodott. A középső részen egy deréköv volt, amelyen egy hengeres vezérlőpanel található, több karral. Számos kábelt és rugalmas csővezetéket is biztosítottak a hátizsák és az űrruha összekapcsolásához.
Az űrhajón kívüli hosszú távú működés biztosításának szükségessége, valamint az akkori technológiák tökéletlensége befolyásolta az űrhajó elrendezését. Az SMU tetején egy nagy, zárt hurkú oxigénrendszer volt. Ennek az eszköznek az volt a célja, hogy a légzőkeveréket az űrhajós sisakjába juttassa, majd a kilélegzett gázokat kiszivattyúzza és eltávolítja a szén -dioxidot. A hajóból vagy sűrített gázpalackokból légző keveréket szállító tömlőkkel ellentétben a szén -dioxid -elnyelő rendszer nem rontotta az űrhajós manőverező képességét, és lehetővé tette a hosszú ideig a nyílt térben való tartózkodást.
SMU hátlap nélkül. A Popular Science magazin fényképe
A jelentések szerint az újságíróknak tartott demonstráció során az SMU -t nem látták el munkaképes támogató rendszerrel. Ez a berendezés még nem volt üzemkész, és további ellenőrzéseket igényelt, ezért a prototípuson lecserélték egy azonos súlyú és méretű szimulátorra. Ebben a konfigurációban vett részt az eszköz az első teszteken. Ezenkívül az ilyen irányú munkálatokat jelentősen késleltették, ezért még egy későbbi, 1962 végén gyártott prototípust is teszteltek oxigénrendszer nélkül, és csak szimulátorával szerelték fel.
A hajótest bal alsó részét (a pilótához viszonyítva) a hidrogén -peroxid tartály elhelyezésére kapta. Tőle jobbra egy sor egyéb felszerelés volt, különféle célokra. A jobb alsó rekesz tetején egy rádióállomás volt, amely kétirányú hangkommunikációt biztosított; alatta akkumulátorok és tápegység volt a berendezéshez, valamint sűrített nitrogénpalack az üzemanyag-ellátó rendszerhez és gázszabályozó.
A jetpack felső felületének oldallapjain négy miniatűr motor volt, saját fúvókákkal (két -két mindkét oldalon). Ugyanazokat a motorokat találták a hajótest alsó felületén. Ezenkívül két hasonló elrendezésű motor helyezkedett el az alsó felület közepén. Összesen 10 motor áll rendelkezésre sugárhajtású gázok kibocsátására. Az összes motor fúvókáit különböző oldalakon forgatták és döntötték, és felelősnek kellett lenniük a kívánt irányba irányuló tolóerő létrehozásáért.
A jelentések szerint minden motor egy kisméretű egység volt, egy lemezes katalizátorral, amely az üzemanyag bomlását idézte elő. A katalizátor előtt volt egy mágnesszabályozású szelep. Mind a tíz motort javasolták egy üzemanyagtartályhoz csatlakoztatni, amelyet viszont egy sűrített gázpalackhoz csatlakoztattak.
A motorok elve egyszerű volt. A sűrített nitrogén nyomása alatt a hidrogén -peroxidnak a csővezetékekbe kellett jutnia, és el kellett érnie a motorokat. A vezérlőrendszer parancsára a motorok mágnesszelepeinek ki kellett nyitniuk a szelepeket és "üzemanyag" hozzáférést kellett biztosítani a katalizátorokhoz. Ezt követte a bomlási reakció, amely során a gőz-gáz keverék a fúvókán keresztül felszabadult, és tolóerő képződött.
A fúvókákat úgy helyezték el, hogy a motorok szinkron vagy aszimmetrikus bekapcsolásával lehetőség volt a kívánt irányba való elmozdulásra, kanyarodásra vagy helyzetük korrigálására. Például az összes hátrafelé irányított motor egyidejű beépítése lehetővé tette az előrehaladást, és a fordulást a különböző oldalak motorjainak aszimmetrikus beépítése miatt hajtották végre.
Az SMU első verziója viszonylag egyszerű vezérlőpanelt kapott, amely hengeres tokban készült és derékövön helyezkedik el. Az oldalon, a jobb kéz alatt volt egy vezérlőkar az előre vagy hátra mozgatáshoz. Az elülső falon egy kar volt a dőlésszög és az elfordulás ellenőrzéséhez. Fent egy másik kar volt, amely a gördülésszabályozásért volt felelős. Ezenkívül váltókapcsolókat is biztosítottak a motor, a rádióállomás és az autopilot bekapcsolásához. Az ilyen kezelőszervek segítségével a pilóta hidrogén -peroxidot szállíthat a szükséges motorokhoz, és ezáltal szabályozhatja a mozgását.
A kézi vezérlés mellett az SMU automatizálással rendelkezett az űrhajós munkájának megkönnyítésére. Szükség esetén bekapcsolhatta az autopilotot, amelynek giroszkóp és viszonylag egyszerű elektronika segítségével figyelemmel kellett kísérnie a jetpack helyzetét az űrben, szükség esetén beállítva azt. Feltételezték, hogy ilyen rendszert alkalmaznak egy helyen végzett hosszú távú munka során, például az űrhajó külső felületén lévő műszerek szervizelésekor. Ebben az esetben az űrhajós lehetőséget kapott különböző munkák elvégzésére, és az automatizálásnak figyelemmel kellett kísérnie a kívánt pozíció megőrzését.
Az SMU jetpack újságíróknak bemutatott változata körülbelül 160 kg (körülbelül 72 kg) volt. A Holdon történő használatakor a készülék súlya 25 fontra (11,5 kg) csökkent, és amikor a Föld körüli pályán dolgozik, a súlynak teljesen szabadnak kell lennie.
Az SMU jetpack elrendezése a tesztelés során. Fotó a jelentésből
A Popular Science kiadvány szerint a bemutatott SMU mintát úgy számították ki, hogy lehetővé tegye az űrhajós számára, hogy akár 304 m (1000 láb) repülést végezzen egyetlen hidrogén -peroxid -utántöltéssel. A motor tolóereje a fejlesztők szerint elegendő volt ahhoz, hogy elég nagy terhet mozgasson. Például bejelentették az 50 tonna súlyú tárgy, például űrhajó mozgatásának lehetőségét, ebben az esetben az űrhajósnak másodpercenként nagyságrendű sebességet kellett kifejlesztenie.
Néhány hónappal az SMU készülék újságíróknak való bemutatása előtt, 1962 közepén egy prototípust szállítottak a Wright-Patterson Légierő Bázisra (Ohio), ahol tesztelni kellett. Az összes szükséges teszt elvégzéséhez a Honvédelmi Minisztérium szakemberei, valamint speciális felszerelései vettek részt a projektben. Így tesztplatformként egy speciális KC-135 Zero G típusú repülőgépet választottak, amelyet rövid távú súlytalanság esetén végeztek kutatásokhoz.
Az első "nulla gravitációs" repülésre június 25 -én, 62 -én került sor, és a következő hónapokban több tucat vizsgálatot hajtottak végre a jetpack nulla gravitációjú működéséről. Ez idő alatt sikerült megállapítani az ilyen rendszerek gyakorlati alkalmazásának alapvető lehetőségét. Ezenkívül bizonyos jellemzőket és alapvető repülési adatokat megerősítettek. Tehát a motorok tolóereje elegendő volt a légkörben való repüléshez és néhány egyszerű manőver végrehajtásához.
Az SMU eszköz sikeres tesztelése nem vezetett a tervezési munka leállításához. 1962 végére megkezdődött a fejlesztés az űrhajósoknak szánt jetpack frissített változatán. A projekt korszerűsített változatában javasolták a készülék elrendezésének megváltoztatását, valamint a tervezés néhány egyéb módosítását. Mindezek miatt állítólag javítania kellett a jellemzőket, elsősorban az „üzemanyag” készletet és az alapvető repülési adatokat. A frissített projekt munkálatainak megkezdése után új AMU név jelent meg, amelyet hamarosan elkezdtek alkalmazni az előző SMU -termékkel kapcsolatban, ezért némi zűrzavar lehetséges.
A rendelkezésre álló adatok szerint a modernizált AMU megjelenésében nem sokban különbözött az alap SMU -tól. A hajótest külső részén nem történt jelentős változás, és a készülék az űrhajós hátához rögzítésének rendszere ugyanaz maradt. Ugyanakkor a belső egységek elrendezése gyökeresen megváltozott. A 300 m -es repülési tartomány nem felelt meg a NASA -nak, ezért javasolták az új üzemanyagtartály használatát. Az AMU repülőgép nagy, hosszú hidrogén -peroxid tartályt kapott, amely a hajótest teljes középső részét elfoglalta. Az új tartály térfogata 660 köbméter volt. 10,81 liter. Ennek a tartálynak az oldalán más felszerelést is elhelyeztek.
Többek között az új készülék tartályt tartalmaz a sűrített nitrogénhez, egy elmozdító rendszer hidrogén -peroxid ellátására. A projekt szerint a nitrogént az üzemanyagtartályba 3500 psi (238 atmoszféra) nyomáson kellett betáplálni. A vizsgálatok során azonban alacsonyabb nyomást alkalmaztak: körülbelül 200 psi (13,6 atm). Az AMU készülék prototípusát különböző teljesítményű motorokkal szerelték fel. Tehát az előre -hátra haladásért felelős fúvókák 20 kilós tolóerőt fejlesztettek ki, amelyet felfelé és lefelé való mozgáshoz használtak - 10 font.
Az AMU készülék a jövőben életfenntartó rendszert kaphat, de még a tesztelés megkezdésekor az ilyen berendezések még nem voltak készen. Emiatt a tapasztalt AMU, mint elődje, csak a kívánt rendszer azonos méretű és súlyú modelljét kapta. Az összes szükséges tervezési munka és tesztelés befejezése után az oxigénrendszert fel lehet szerelni az űrrepülőgépre.
Röviddel az összeszerelés befejezése után, 1962 legvégén vagy 1963 elején az AMU-t a Wright-Patterson bázisra küldték tesztelésre. Ismét a speciálisan felszerelt KC-135 Zero G típusú repülőgép lett az ellenőrzések "próbatere". A különböző ellenőrzések legalább 1963 tavaszának végéig folytatódtak.
1963 májusának közepén a projekt szerzői jelentést készítettek az elvégzett tesztekről. Ekkorra, ahogyan a dokumentumban is szerepel, több mint száz repülést hajtottak végre parabolikus pályán, amelyek során tesztelték a sugárhajtóművek nulla gravitációjú működését. A tesztek során a zéró gravitációs járatok rövid időtartama ellenére sikerült mindkét jármű irányítását elsajátítani, valamint a pilóta vagy a rakomány szállítására vonatkozó képességeiket is ellenőrizni.
AMU hátizsák tesztelés közben. Fotó a jelentésből
A jelentés utolsó részében azzal érveltek, hogy az AMU jetpack jelenlegi formájában kielégítő tulajdonságokkal rendelkezik, és felhasználható a rábízott feladatok megoldására. Azt is megjegyezték, hogy a motor tolóereje legfeljebb 20 font elegendő a kívánt irányú repüléshez és különféle manőverek végrehajtásához. A motorok fúvókáinak kiválasztott elrendezése a jelentésben leírtak szerint kiváló irányítást biztosított a készülék felett, mivel a "pilot + hátizsák" rendszer súlypontjától egyenlő távolságra helyezte el.
Az autopilot általában jól teljesített, de fejlesztésekre és további tesztekre volt szükség. Bizonyos esetekben ez az eszköz nem tud megfelelően reagálni a hátizsák helyzetének megváltozására. Ezenkívül azt javasolták, hogy "tanítsák meg" a vezérlés automatizálását, hogy figyelmen kívül hagyják a készülék kis (legfeljebb 10 °) eltéréseit a megadott pozíciótól. Ez az üzemmód lehetővé tette a hidrogén -peroxid -fogyasztás jelentős csökkentését.
Az űrhajósoknak, akik a jövőben az AMU terméket használták, speciális képzésen kellett részt venniük, amely során nemcsak elsajátíthatták az irányítást, hanem megtanulhatták a készülék "tapintását" is. Ennek szükségességét több tesztrepülés is bizonyította, elégtelen képzettségű pilóta irányítása alatt. Ilyen esetekben a pilóta lassan cselekedett, és nem különbözött az irányítás pontosságától.
Általánosságban elmondható, hogy a jelentés készítői nagyra értékelték magát az AMU -t és tesztjeinek eredményeit. Javasolt volt folytatni a projekt kidolgozását, folytatni a teljes szerkezet és egyes alkotóelemeinek fejlesztését, valamint figyelni néhány repülési módra. Mindezek az intézkedések lehetővé tették, hogy számítsunk egy működőképes jetpack megjelenésére az űrhajósok számára, amely teljes mértékben alkalmas az összes kijelölt feladat megoldására.
A NASA és a Chance-Vought, valamint számos kapcsolódó szervezet figyelembe vette a tesztelők jelentését, és folytatta az ígéretes projekteken végzett munkát. Az évtized közepére az SMU / AMU projekt fejleményei alapján új készüléket fejlesztettek ki, amelyet még a világűrben is tesztelni terveztek.
Az űrrepülőgépek területén végzett további munkát siker koronázta. A nyolcvanas évek elején az első MMU -kat az űrbe küldték, amelyeket az űrsikló űrhajó felszerelésének részeként használtak. Ezt a berendezést aktívan használták különböző küldetéseken különböző problémák megoldására. Így a jetpack ötlete, a sok kudarc ellenére, gyakorlati felhasználásra került. Igaz, nem a Földön, hanem az űrben kezdték használni.
