Jetpaki petdesetih let prejšnjega stoletja se niso mogli pohvaliti z visoko zmogljivostjo. Tista vozila, ki so še vedno uspela priti v zrak, so imela preveliko porabo goriva, kar je negativno vplivalo na največje možno trajanje leta. Poleg tega so imeli različni modeli nekatere druge težave. Sčasoma so vojska in inženirji postali razočarani nad takšno tehnologijo, ki je prej veljala za obetavno in obetavno. Vendar to ni privedlo do popolne ustavitve dela. Konec petdesetih let se je za to temo začela zanimati NASA, ki je upala, da bo v vesoljskih programih uporabila novo tehnologijo.
V bližnji prihodnosti so strokovnjaki NASA upali, da ne bodo samo poslali človeka v vesolje, ampak bodo rešili tudi številne druge težave. Zlasti je bila obravnavana možnost dela v odprtem prostoru, zunaj ladje. Za popolno rešitev težav v takih razmerah je bila potrebna določena naprava, s pomočjo katere se je astronavt lahko prosto gibal v želeni smeri, manevriral itd. Na začetku šestdesetih je NASA zaprosila za pomoč letalske sile, ki so do takrat uspele izvesti več podobnih programov. Poleg tega je k delu pritegnila več podjetij letalske industrije, ki so bili povabljeni k razvoju lastnih različic osebnega letala za vesoljski program. Med drugimi je takšno ponudbo prejel Chance-Vought.
Po razpoložljivih podatkih so strokovnjaki NASA že v fazi predhodnih raziskav prišli do zaključkov o optimalnem faktorju oblike obetavne tehnologije. Izkazalo se je, da bi bilo najbolj priročno osebno prevozno sredstvo nahrbtnik z nizom motorjev z nizko močjo. Takšne naprave so naročila podjetja izvajalci. Treba je opozoriti, da so bile upoštevane tudi druge različice aparata, vendar je bil optimalen nahrbtnik na hrbtni strani astronavta.
Splošni pogled na vesoljsko obleko Chance-Vought in SMU. Fotografija revije Popular Science
V naslednjih nekaj letih je Chance Vout izvedel vrsto študij in oblikoval videz vesoljskega vozila. Projekt je prejel oznako SMU (Self-Maneuvering Unit). V kasnejših fazah razvoja projekta in med testiranjem je bila uporabljena nova oznaka. Naprava se je preimenovala v AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Naprava za manevriranje astronavta").
Verjetno so avtorji projekta SMU imeli idejo o razvoju ekipe Wendell Moore skupine Bell Aerosystems, pa tudi o drugih dogodkih na tem področju. Dejstvo je, da so morali letala Bell in vesoljsko plovilo, ki se je pojavilo malo kasneje, enake motorje, čeprav z drugačnimi lastnostmi. Predlagano je bilo, da se izdelek SMU opremi z reaktivnimi motorji, ki delujejo na vodikov peroksid in uporabljajo njegovo katalitično razgradnjo.
Proces katalitičnega razpada vodikovega peroksida se je do takrat aktivno uporabljal v različnih tehnikah, tudi v nekaterih zgodnjih jetpakih. Bistvo te zamisli je dovajanje "goriva" v poseben katalizator, ki povzroči razgradnjo snovi v vodo in kisik. Nastala parno-plinska mešanica ima dovolj visoko temperaturo in se tudi širi z veliko hitrostjo, kar omogoča njeno uporabo kot vir energije, tudi v reaktivnih motorjih.
Treba je opozoriti, da razgradnja vodikovega peroksida ni najbolj ekonomičen vir energije v okviru jetpakov. Potrebuje preveč "goriva", da ustvari dovolj potiska, da človeka dvigne v zrak. Tako je v Bellovih projektih 20-litrski rezervoar pilotu omogočil, da v zraku ostane največ 25-30 sekund. Vendar je to veljalo le za lete na Zemlji. V primeru odprtega prostora ali površine Lune je bilo zaradi manjše (ali odsotne) teže astronavta mogoče zagotoviti zahtevane lastnosti aparata brez nesprejemljivo velike porabe vodikovega peroksida.
Med projektom SMU je bilo treba rešiti več glavnih vprašanj, med katerimi je bilo seveda predvsem tip reaktivnega motorja. Poleg tega je bilo treba določiti optimalno postavitev celotne naprave, sestavo potrebne opreme in številne druge značilnosti projekta. Po poročilih je študija teh vprašanj sčasoma privedla do oblikovanja prvotne vesoljske obleke, ki je bila predlagana za uporabo z izdelkom SMU / AMU.
Glavno oblikovalsko delo je bilo zaključeno v prvi polovici leta 1962, kmalu zatem je Chance-Vought izdelal prototip vesoljskega jetpaka. Jeseni istega leta je bila naprava prvič prikazana tisku. Slike predlaganega sistema so bile prvič objavljene v novembrski številki Popular Science. Poleg tega je članek v tej reviji predstavil diagram postavitve in nekatere ključne značilnosti.
Ena od fotografij, ki jih je objavila Popular Science, prikazuje astronavta v novi vesoljski obleki s SMU na hrbtu. Predlagana vesoljska obleka je imela sferično čelado s spuščenim obraznim ščitom in razvitim spodnjim delom, ki naj bi ležal astronavtu na ramenih. Obstajalo je tudi več priključkov za povezavo vesoljske obleke s sistemi jetpack. Vesoljska obleka podjetja Chance-Vought se je v ta namen opazno razlikovala od sodobnih izdelkov. Narejen je bil čim lažje in očitno ni bil opremljen z nizom zaščitnih ukrepov, ki so potrebni za izpolnitev trenutnih zahtev.
Sam nahrbtnik je bil pravokoten blok z vbočeno sprednjo steno in sklopom sredstev za pritrditev na hrbtu astronavta. Tako sta bila na sprednji steni dva značilna "kavlja", s katerimi je nahrbtnik počival na astronavtovih ramenih. V srednjem delu je bil pas, na katerem je bila cilindrična nadzorna plošča z več ročicami. Na voljo je bilo tudi več kablov in prilagodljivih cevovodov za povezavo nahrbtnika s vesoljsko obleko.
Potreba po zagotavljanju dolgoročnega delovanja zunaj vesoljskega plovila, pa tudi nepopolnost takratnih tehnologij, sta vplivali na postavitev vesoljskega plovila. Na vrhu SMU je bila velika enota kisikovega sistema z zaprto zanko. Ta naprava je bila namenjena dovajanju dihalne mešanice v čelado astronavta, čemur je sledilo izčrpavanje izdihanih plinov in odstranjevanje ogljikovega dioksida. Za razliko od cevi za oskrbo z dihalno mešanico z ladje ali jeklenk s stisnjenim plinom sistem z absorberji ogljikovega dioksida ni poslabšal okretnosti astronavta in je omogočal daljše bivanje v odprtem prostoru.
SMU brez zadnje plošče. Fotografija revije Popular Science
Po poročilih med demonstracijami novinarjem SMU ni bil opremljen s sistemom za vzdrževanje delovnega življenja. Ta oprema še ni bila pripravljena za obratovanje in je potrebovala dodatne preglede, zato so jo na prototipu zamenjali s simulatorjem enake teže in dimenzij. V tej konfiguraciji je naprava sodelovala pri prvih preskusih. Poleg tega je delo v tej smeri resno zamujalo, zato je bil tudi poznejši prototip, zgrajen konec leta 1962, preizkušen brez sistema za kisik in je bil opremljen le s svojim simulatorjem.
Spodnji levi del trupa (glede na pilota) je bil namenjen namestitvi rezervoarja za vodikov peroksid. Desno od njega je bil niz druge opreme za različne namene. Na vrhu spodnjega desnega predelka je bila radijska postaja, ki je omogočala dvosmerno glasovno komunikacijo; pod njo so bile nameščene baterije in enota za napajanje opreme, pa tudi valj s stisnjenim dušikom za sistem za dovod goriva in regulator plina.
Na stranskih površinah zgornje površine jetpaka so bili predvideni štirje miniaturni motorji z lastnimi šobami (po dva na vsaki strani). Iste motorje so našli na spodnji površini trupa. Poleg tega sta bila na sredini spodnje površine dva motorja podobne postavitve. Skupno je bilo na voljo 10 motorjev za izpuščanje reaktivnih plinov. Šobe vseh motorjev so bile zasukane in nagnjene na različne strani in so morale biti odgovorne za ustvarjanje potiska, usmerjenega v želeno smer.
Poročali so, da je vsak motor majhna enota s ploščastim katalizatorjem, ki povzroči razgradnjo goriva. Pred katalizatorjem je bil elektromagnetni ventil. Vseh deset motorjev je bilo predlaganih za povezavo z rezervoarjem za gorivo, ki je bil nato povezan z jeklenko s stisnjenim plinom.
Načelo delovanja motorjev je bilo preprosto. Pod pritiskom stisnjenega dušika naj bi vodikov peroksid vstopil v cevovode in dosegel motorje. Na ukaz krmilnega sistema so morali elektromagnetni motorji odpreti ventile in omogočiti dostop "goriva" do katalizatorjev. Sledila je reakcija razkroja s sproščanjem mešanice para-plin skozi šobo in tvorbo potiska.
Šobe so bile nameščene tako, da je bilo mogoče s sinhronim ali asimetričnim vklopom motorjev premikati v želeni smeri, obračati ali popravljati njihov položaj. Na primer, sočasno vključevanje vseh motorjev, usmerjenih nazaj, je omogočilo premik naprej, zavoj pa je bil izveden zaradi asimetrične vključitve motorjev na različnih straneh.
Prva različica SMU je dobila relativno preprosto nadzorno ploščo, izdelano v cilindričnem ohišju in nameščeno na pasu. Na strani, pod desno roko, je bila krmilna ročica za premikanje naprej ali nazaj. Na sprednjo steno je bil nameščen vzvod za nadzor nagiba in nagiba. Zgoraj je bila še ena ročica, odgovorna za nadzor valjanja. Poleg tega so bila na voljo stikala za vklop motorja, radijske postaje in avtopilota. S pomočjo takšnih krmilnikov je pilot lahko dovajal vodikov peroksid do potrebnih motorjev in s tem nadzoroval svoje gibanje.
Poleg ročnega upravljanja je imela SMU avtomatizacijo, ki je olajšala delo astronavta. Po potrebi bi lahko vklopil avtopilot, ki je moral z žiroskopom in relativno preprosto elektroniko spremljati položaj jetpaka v vesolju in ga po potrebi prilagoditi. Predvidevalo se je, da se bo takšen režim uporabljal pri dolgotrajnem delu na enem mestu, na primer pri servisiranju instrumentov na zunanji površini vesoljskega plovila. V tem primeru je astronavt dobil možnost opravljanja različnih del, avtomatizacija pa je morala spremljati ohranitev želenega položaja.
Različica jetpaka SMU, predstavljena novinarjem, je tehtala približno 160 kilogramov (približno 72 kg). Pri uporabi na Luni se je teža naprave zmanjšala na 11,5 kg, pri delu v zemeljski orbiti pa naj bi bila teža popolnoma prosta.
Postavitev jetpacka SMU med preskušanjem. Fotografija iz poročila
Po publikaciji Popular Science je bil predstavljeni vzorec SMU izračunan tako, da je astronavtu omogočil letenje do 1000 čevljev (304 m) z enim samim polnjenjem z vodikovim peroksidom. Potisk motorja je po mnenju razvijalcev zadostoval za premikanje dovolj velikih tovorov. Na primer, deklarirana je bila možnost premikanja predmeta, na primer vesoljskega plovila, ki tehta do 50 ton. V tem primeru je moral astronavt razviti hitrost reda ene noge na sekundo.
Nekaj mesecev pred predstavitvijo aparata SMU novinarjem je bil sredi leta 1962 prototip dostavljen v letalsko bazo Wright-Patterson (Ohio), kjer naj bi ga testirali. Za izvedbo vseh potrebnih preskusov so bili v projekt vključeni strokovnjaki z obrambnega ministrstva in posebna oprema. Tako je bilo kot preskusna platforma izbrano posebno letalo KC-135 Zero G, ki je bilo uporabljeno za raziskave v pogojih kratkotrajne breztežnosti.
Prvi let z "ničelno težo" je bil 25. junija 62, v naslednjih mesecih pa je bilo izvedenih več deset preskusov delovanja jetpaka v ničelni teži. V tem času je bilo mogoče ugotoviti temeljno možnost uporabe takšnih sistemov v praksi. Poleg tega so bile potrjene nekatere značilnosti in osnovni podatki o letu. Tako je bil potisk motorjev dovolj za letenje v zračnem ozračju in izvedbo nekaj preprostih manevrov.
Uspešno testiranje naprave SMU ni privedlo do prekinitve oblikovalskih del. Konec leta 1962 se je začel razvoj posodobljene različice jetpaka za astronavte. V posodobljeni različici projekta je bila predlagana sprememba postavitve aparata in nekatere druge prilagoditve zasnove. Zaradi vsega tega naj bi izboljšali lastnosti, predvsem zalogo "goriva" in osnovne podatke o letu. Po začetku dela na posodobljenem projektu se je pojavilo novo ime AMU, ki se je kmalu začelo uporabljati v zvezi s prejšnjim izdelkom SMU, zato je možna neka zmeda.
Po razpoložljivih podatkih se posodobljeni AMU po videzu ni veliko razlikoval od osnovnega SMU. Zunanjost trupa ni doživela večjih sprememb, sistem pritrditve aparata na hrbet astronavta pa je ostal enak. Hkrati se je korenito spremenila postavitev notranjih enot. Doseg letenja na višini 300 m Nasi ni ustrezal, zato so predlagali uporabo novega rezervoarja za gorivo. Jetpack AMU je prejel velik, dolg rezervoar za vodikov peroksid, ki je zasedel celoten osrednji del trupa. Prostornina novega rezervoarja je bila 660 kubičnih metrov. palcev (10,81 L). Druga stran opreme je bila nameščena na straneh rezervoarja.
Med drugimi enotami nova naprava ohranja rezervoar za stisnjen dušik izpodrivnega sistema za dobavo vodikovega peroksida. V skladu s projektom je bilo treba v rezervoar za gorivo dovajati dušik pri tlaku 3500 psi (238 atmosfer). Med preskusi pa so bili uporabljeni nižji pritiski: približno 200 psi (13,6 atm). Prototip aparata AMU je bil opremljen z motorji različnih moči. Tako so šobe, odgovorne za premikanje naprej in nazaj, razvile raven potiska 20 kilogramov, ki so se uporabljale za premikanje navzgor in navzdol - 10 kilogramov.
Naprava AMU bi v prihodnosti lahko dobila sistem za vzdrževanje življenja, vendar tudi do začetka testiranja takšna oprema še ni bila pripravljena. Zaradi tega je izkušeni AMU, tako kot njegov predhodnik, prejel le model želenega sistema z enakimi dimenzijami in težo. Po zaključku vseh potrebnih načrtovalskih del in preskusov bi lahko sistem za kisik namestili v vesoljsko letalo.
Kmalu po koncu montaže, na samem koncu leta 1962 ali v začetku leta 1963, je bil AMU poslan v bazo Wright-Patterson v testiranje. Posebno opremljeno letalo KC-135 Zero G. je spet postalo "poligon" za njegove preglede. Različna preverjanja so se nadaljevala vsaj do konca pomladi leta 1963.
Sredi maja 1963 so avtorji projekta pripravili poročilo o izvedenih preskusih. Do takrat je bilo, kot je navedeno v dokumentu, izvedenih več kot sto letov po parabolični poti, med katerimi je bilo preizkušeno delovanje jetpakov v ničelni teži. Med preskusi je bilo kljub kratkemu trajanju letov z ničelno težo mogoče obvladati nadzor nad obema voziloma ter preveriti njune sposobnosti za prevoz pilota ali tovora.
AMU nahrbtnik med testiranjem. Fotografija iz poročila
V zadnjem delu poročila je bilo ugotovljeno, da ima letalo AMU v sedanji obliki zadovoljive lastnosti in ga je mogoče uporabiti za reševanje nalog, ki so mu dodeljene. Ugotovljeno je bilo tudi, da potisk motorja do 20 kilogramov zadostuje za nadzorovan let v želeni smeri in za izvajanje različnih manevrov. Izbrana razporeditev šob motorjev je, kot je zapisano v poročilu, zagotovila odličen nadzor nad aparaturo zaradi namestitve na enaki razdalji od težišča sistema "pilot + nahrbtnik".
Avtopilot je na splošno dobro deloval, vendar so bile potrebne izboljšave in dodatni testi. V nekaterih primerih se ta naprava ni mogla pravilno odzvati na spremembo položaja nahrbtnika. Poleg tega je bilo predlagano, da se avtomatizacija upravljanja "nauči" prezreti majhna (do 10 °) odstopanja aparata od določenega položaja. Ta način je omogočil znatno zmanjšanje porabe vodikovega peroksida.
Astronavti, ki naj bi v prihodnosti uporabljali izdelek AMU, so morali opraviti poseben tečaj usposabljanja, med katerim niso mogli obvladati le nadzora, ampak so se tudi naučili "občutiti" aparat. Potrebo po tem je dokazalo več poskusnih letov pod nadzorom pilota z nezadostno stopnjo usposobljenosti. V takih primerih je pilot deloval počasi in se ni razlikoval v natančnosti nadzora.
Na splošno so avtorji poročila zelo cenili sam AMU in rezultate njegovih testov. Priporočeno je bilo nadaljevanje dela na projektu, nadaljnje izboljševanje celotne strukture in njenih posameznih sestavnih delov ter pozornost na nekatere načine letenja. Vsi ti ukrepi so omogočili računanje na pojav delujočega nahrbtnika za astronavte, ki bo popolnoma primeren za reševanje vseh dodeljenih nalog.
NASA in Chance-Vought ter številne povezane organizacije so upoštevale poročilo preizkuševalcev in nadaljevale delo na obetavnih projektih. Do sredine desetletja so na podlagi razvoja projekta SMU / AMU razvili novo napravo, ki so jo celo načrtovali za preskušanje v vesolju.
Nadaljnje delo na področju vesoljskih nahrbtnikov je bilo okronano z uspehom. V začetku osemdesetih let so bili v vesolje poslani prvi MMU -ji, ki so bili uporabljeni kot del opreme vesoljskega plovila Space Shuttle. Ta oprema se je aktivno uporabljala v različnih misijah za reševanje različnih težav. Tako je ideja o jetpaku kljub številnim napakam prišla v praktično uporabo. Res je, začeli so ga uporabljati ne na Zemlji, ampak v vesolju.
