Praėjusio amžiaus penktojo dešimtmečio lėktuvai negalėjo pasigirti aukštu našumu. Tos transporto priemonės, kurios vis dar sugebėjo pakilti į orą, sunaudojo per daug degalų, o tai neigiamai paveikė maksimalią įmanomą skrydžio trukmę. Be to, skirtingi dizainai turėjo ir kitų problemų. Laikui bėgant kariškiai ir inžinieriai nusivylė tokia technologija, kuri anksčiau buvo laikoma perspektyvia ir perspektyvia. Tačiau tai visiškai nesustabdė darbo. Penktojo dešimtmečio pabaigoje šia tema susidomėjo NASA, kuri tikėjosi kosmoso programose pritaikyti naujas technologijas.
Artimiausioje ateityje NASA specialistai tikėjosi ne tik išsiųsti žmogų į kosmosą, bet ir išspręsti keletą kitų problemų. Visų pirma buvo svarstoma galimybė dirbti atviroje erdvėje, už laivo ribų. Norint visapusiškai išspręsti problemas tokiomis sąlygomis, reikėjo tam tikro aparato, kurio pagalba astronautas galėtų laisvai judėti norima kryptimi, manevruoti ir pan. Pačioje šeštojo dešimtmečio pradžioje NASA paprašė pagalbos iš oro pajėgų, kurios iki to laiko sugebėjo vykdyti kelias panašias programas. Be to, ji pritraukė dirbti keletą aviacijos pramonės įmonių, kurios buvo pakviestos sukurti savo asmeninio orlaivio versijas kosminės programos tikslais. Be kitų, tokį pasiūlymą gavo „Chance-Vought“.
Remiantis turimais duomenimis, net išankstinių tyrimų etape NASA specialistai padarė išvadas dėl optimalaus perspektyvios technologijos formos veiksnio. Paaiškėjo, kad patogiausia asmeninė transporto priemonė būtų kuprinė su mažos galios reaktyvinių variklių komplektu. Tokius prietaisus užsakė rangovų įmonės. Reikėtų pažymėti, kad buvo svarstomi ir kiti aparato variantai, tačiau optimaliausia buvo pripažinta kuprinė, dėvima astronauto nugaroje.
Bendras „Chance-Vought“skafandro ir SMU vaizdas. Žurnalo „Popular Science“nuotr
Per ateinančius kelerius metus „Chance Vout“atliko daugybę tyrimų ir suformavo erdvės transporto priemonės išvaizdą. Projektas gavo pavadinimą SMU (Self-Maneuvering Unit). Vėlesniuose projekto kūrimo etapuose ir bandymų metu buvo naudojamas naujas pavadinimas. Įrenginys buvo pervadintas į AMU (Astronaut Maneuvering Unit - „Device for manevre a astronaut“).
Tikriausiai SMU projekto autoriai turėjo idėją apie „Bell Aerosystems“Wendell Moore komandos raidą, taip pat žinojo apie kitus šios srities pokyčius. Faktas yra tas, kad „Bell“lėktuvai ir šiek tiek vėliau pasirodę erdvėlaiviai turėjo turėti tuos pačius variklius, nors ir skirtingų charakteristikų. Buvo pasiūlyta SMU gaminį aprūpinti reaktyviniais varikliais, veikiančiais vandenilio peroksidu ir naudojant jo katalizinį skilimą.
Katalizinio vandenilio peroksido skaidymo procesas iki to laiko buvo aktyviai naudojamas įvairiais būdais, įskaitant kai kurias ankstyvąsias reaktyvines pakuotes. Šios idėjos esmė yra tiekti „degalus“į specialų katalizatorių, dėl kurio medžiaga suskyla į vandenį ir deguonį. Gautas garų ir dujų mišinys turi pakankamai aukštą temperatūrą, taip pat plečiasi dideliu greičiu, todėl jį galima naudoti kaip energijos šaltinį, taip pat ir reaktyviniuose varikliuose.
Reikėtų pažymėti, kad vandenilio peroksido skaidymas nėra ekonomiškiausias energijos šaltinis reaktyvinių pakuočių kontekste. Norint sukurti pakankamai traukos, pakelti žmogų į orą, reikia per daug „degalų“. Taigi „Bell“projektuose 20 litrų bakas pilotui leido ore išsilaikyti ne ilgiau kaip 25–30 sekundžių. Tačiau tai buvo tiesa tik skrydžiams Žemėje. Esant atvirai erdvei ar Mėnulio paviršiui, dėl mažesnio (arba visai ne) astronauto svorio buvo galima pateikti reikiamas aparato charakteristikas be nepriimtinai didelio vandenilio peroksido suvartojimo.
Vykdant SMU projektą, reikėjo išspręsti keletą pagrindinių klausimų, iš kurių pagrindinis, žinoma, buvo reaktyvinio variklio tipas. Be to, reikėjo nustatyti optimalų viso įrenginio išdėstymą, reikalingos įrangos sudėtį ir daugybę kitų projekto ypatybių. Remiantis pranešimais, išnagrinėjus šias problemas galiausiai buvo sukurtas originalus kostiumas, kurį buvo pasiūlyta naudoti su SMU / AMU produktu.
Dideli projektavimo darbai buvo baigti 1962 m. Pirmoje pusėje, netrukus po to „Chance-Vought“pagamino kosminio lėktuvo prototipą. Tų pačių metų rudenį prietaisas pirmą kartą buvo parodytas spaudai. Siūlomos sistemos vaizdai pirmą kartą buvo paskelbti lapkričio mėn. Be to, šio žurnalo straipsnyje buvo pateikta išdėstymo schema ir kai kurios pagrindinės charakteristikos.
Vienoje iš „Popular Science“paskelbtų nuotraukų matyti astronautas nauju skafandru su SMU ant nugaros. Siūlomas skafandras turėjo sferinį šalmą su nuleistu veido skydeliu ir išvystytą apatinę dalį, kuri turėjo remtis ant astronauto pečių. Taip pat buvo kelios jungtys, skirtos skafandrui prijungti prie „jetpack“sistemų. „Chance-Vought“skafandras pastebimai skyrėsi nuo šiuolaikinių šiam tikslui skirtų gaminių. Jis buvo padarytas kuo lengvesnis ir, matyt, nebuvo aprūpintas apsaugos priemonių rinkiniu, būtinu dabartiniams reikalavimams įvykdyti.
Pati kuprinė buvo stačiakampis blokas su įgaubta priekine siena ir tvirtinimo priemonių rinkiniu astronauto nugaroje. Taigi, ant priekinės sienos buvo du būdingi „kabliukai“, su kuriais kuprinė gulėjo ant astronauto pečių. Vidurinėje dalyje buvo juosmens diržas, ant kurio buvo cilindrinis valdymo pultas su keliomis svirtimis. Taip pat buvo pateikti keli kabeliai ir lankstūs vamzdynai, skirti kuprinei prijungti prie skafandro.
Poreikis užtikrinti ilgalaikį veikimą už erdvėlaivio ribų, taip pat to meto technologijų netobulumas turėjo įtakos erdvėlaivio išdėstymui. SMU viršuje buvo didelis uždaro ciklo deguonies sistemos blokas. Šis prietaisas buvo skirtas kvėpuojančiam mišiniui tiekti į astronauto šalmą, po to išpumpuoti iškvepiamas dujas ir pašalinti anglies dioksidą. Skirtingai nuo žarnų, skirtų kvėpuojančiam mišiniui tiekti iš laivo ar suslėgtų dujų balionų, sistema su anglies dioksido absorberiais nepakenkė astronauto manevringumui ir leido ilgai būti atviroje erdvėje.
SMU be galinio skydelio. Žurnalo „Popular Science“nuotr
Remiantis pranešimais, demonstracijos žurnalistams metu SMU nebuvo įrengta darbingo gyvenimo palaikymo sistema. Ši įranga dar nebuvo paruošta darbui ir jai reikėjo papildomų patikrinimų, todėl ji buvo pakeista prototipu tokio paties svorio ir matmenų treniruokliu. Būtent šioje konfigūracijoje prietaisas dalyvavo pirmuosiuose bandymuose. Be to, darbas šia kryptimi buvo labai atidėtas, todėl net ir vėlesnis prototipas, pagamintas 1962 m. Pabaigoje, buvo išbandytas be deguonies sistemos ir buvo aprūpintas tik jo simuliatoriumi.
Apatinė kairioji korpuso dalis (palyginti su pilotu) buvo skirta vandenilio peroksido talpyklai išdėstyti. Dešinėje pusėje buvo kitos įvairios paskirties įrangos rinkinys. Apatinio dešiniojo skyriaus viršuje buvo radijo stotis, teikianti dvipusį balso ryšį; po juo buvo sumontuotos baterijos ir įrangos maitinimo blokas, taip pat suslėgto azoto cilindras degalų tiekimo sistemai ir dujų reguliatorius.
Ant reaktyvinio paketo viršutinio paviršiaus šoninių paviršių buvo sumontuoti keturi miniatiūriniai varikliai su savo purkštukais (po du kiekvienoje pusėje). Tie patys varikliai buvo rasti apatiniame korpuso paviršiuje. Be to, du panašaus išdėstymo varikliai buvo apatinio paviršiaus centre. Iš viso buvo skirta 10 variklių, skirtų reaktyvinėms dujoms išleisti. Visų variklių purkštukai buvo pasukti ir pakreipti iš skirtingų pusių ir turėjo būti atsakingi už norimos krypties traukos sukūrimą.
Buvo pranešta, kad kiekvienas variklis yra mažas agregatas su plokšteliniu katalizatoriumi, skatinančiu degalų skilimą. Prieš katalizatorių buvo elektromagnetinis vožtuvas. Visus dešimt variklių buvo pasiūlyta prijungti prie degalų bako, kuris, savo ruožtu, buvo prijungtas prie suslėgtų dujų baliono.
Variklių veikimo principas buvo paprastas. Esant suslėgto azoto slėgiui, vandenilio peroksidas turėjo patekti į vamzdynus ir pasiekti variklius. Vadovaujantis valdymo sistemai, variklių solenoidai turėjo atidaryti vožtuvus ir suteikti „degalams“prieigą prie katalizatorių. Po to vyko skilimo reakcija, kai per purkštuką išsiskyrė garų ir dujų mišinys ir susidarė traukos jėga.
Purkštukai buvo išdėstyti taip, kad sinchroniškai arba asimetriškai įjungus variklius būtų galima judėti norima kryptimi, apsisukti ar pataisyti jų padėtį. Pavyzdžiui, vienu metu įtraukus visus atgal nukreiptus variklius, buvo galima judėti į priekį, o posūkis buvo atliktas dėl asimetriško variklių įtraukimo į skirtingas puses.
Pirmoji SMU versija gavo palyginti paprastą valdymo skydelį, pagamintą cilindriniame dėkle ir esantį ant juosmens diržo. Šone, po dešine ranka, buvo valdymo svirtis judėjimui į priekį arba atgal. Ant priekinės sienos buvo uždėta svirtis, leidžianti reguliuoti žingsnį ir posūkius. Viršuje buvo dar viena svirtis, atsakinga už ritinio valdymą. Be to, buvo pateikti perjungimo jungikliai, skirti įjungti variklį, radijo stotį ir autopilotą. Naudodamas tokius valdiklius, pilotas galėtų tiekti vandenilio peroksidą reikiamiems varikliams ir taip kontroliuoti savo judesius.
Be rankinio valdymo, SMU turėjo automatiką, skirtą palengvinti astronauto darbą. Jei reikia, jis galėjo įjungti autopilotą, kuris, naudodamas giroskopą ir palyginti paprastą elektroniką, turėjo stebėti lėktuvo padėtį kosmose, prireikus jį pakoreguoti. Buvo manoma, kad toks režimas bus taikomas atliekant ilgalaikį darbą vienoje vietoje, pavyzdžiui, aptarnaujant prietaisus ant erdvėlaivio išorinio paviršiaus. Šiuo atveju astronautui buvo suteikta galimybė atlikti įvairius darbus, o automatika turėjo stebėti norimos padėties išsaugojimą.
Žurnalistams pristatyta „SMU“reaktyvinio paketo versija svėrė apie 160 svarų (apie 72 kg). Naudojant Mėnulyje, prietaiso svoris buvo sumažintas iki 25 svarų (11,5 kg), o dirbant Žemės orbitoje svoris turėtų būti visiškai laisvas.
SMU reaktyvinio paketo išdėstymas bandymo metu. Nuotrauka iš reportažo
Remiantis „Public Science“leidiniu, pateiktas SMU mėginys buvo apskaičiuotas taip, kad astronautas galėtų skristi iki 1000 pėdų (304 m) vienu degalų papildymu vandenilio peroksidu. Variklio traukos, pasak kūrėjų, pakako pakankamai didelėms apkrovoms perkelti. Pavyzdžiui, buvo paskelbta galimybė perkelti objektą, pavyzdžiui, erdvėlaivį, sveriantį iki 50 tonų. Šiuo atveju astronautas turėjo išvystyti maždaug vienos pėdos greitį.
Likus keliems mėnesiams iki SMU aparato demonstravimo žurnalistams, 1962 m. Viduryje, prototipas buvo pristatytas į Wright-Patterson oro pajėgų bazę (Ohajas), kur jis turėjo būti išbandytas. Norint atlikti visus būtinus bandymus, į projektą buvo įtraukti Gynybos ministerijos specialistai, taip pat speciali įranga. Taigi, kaip bandymo platforma, buvo pasirinktas specialus lėktuvas KC-135 Zero G, kuris buvo naudojamas tyrimams trumpalaikio nesvarumo sąlygomis.
Pirmasis „nulinės gravitacijos“skrydis įvyko birželio 25 d., 62 m., O per ateinančius mėnesius buvo atliktos kelios dešimtys reaktyvinio paketo veikimo nulinės gravitacijos sąlygomis bandymų. Per tą laiką pavyko nustatyti pagrindinę galimybę tokias sistemas naudoti praktiškai. Be to, buvo patvirtintos kai kurios charakteristikos ir pagrindiniai skrydžio duomenys. Taigi, variklių traukos pakako skristi oro atmosferoje ir atlikti keletą paprastų manevrų.
Sėkmingas SMU įrenginio bandymas nesustabdė projektavimo darbų. 1962 m. Pabaigoje buvo pradėta kurti atnaujinta „jetpack“versija astronautams. Modernizuotoje projekto versijoje buvo pasiūlyta pakeisti aparato išdėstymą, taip pat atlikti kai kuriuos kitus dizaino pakeitimus. Dėl viso to jis turėjo pagerinti charakteristikas, visų pirma „degalų“atsargas ir pagrindinius skrydžio duomenis. Pradėjus darbą prie atnaujinto projekto, atsirado naujas pavadinimas AMU, kuris netrukus buvo pradėtas taikyti ankstesnio SMU produkto atžvilgiu, todėl galima painiava.
Remiantis turimais duomenimis, modernizuotas AMU savo išvaizda nedaug skyrėsi nuo pagrindinio SMU. Korpuso išorė didelių pokyčių nepadarė, o aparato tvirtinimo prie astronauto nugaros sistema liko ta pati. Tuo pačiu metu radikaliai pasikeitė vidinių įrenginių išdėstymas. Skrydžio nuotolis 300 m lygiu NASA netiko, todėl buvo pasiūlyta naudoti naują degalų baką. AMU reaktyvinis paketas gavo didelį, ilgą vandenilio peroksido baką, kuris užėmė visą centrinę korpuso dalį. Naujo rezervuaro tūris buvo 660 kubinių metrų. colių (10,81 l). Kita įranga buvo pastatyta šio tanko šonuose.
Be kitų įrenginių, naujame aparate yra rezervuaras suspausto azoto išstūmimo sistemai, tiekiančiai vandenilio peroksidą. Pagal projektą azotas turėjo būti tiekiamas į degalų baką esant 3500 psi (238 atmosferų) slėgiui. Tačiau bandymų metu buvo naudojamas mažesnis slėgis: apie 200 psi (13,6 atm). AMU aparato prototipas buvo aprūpintas įvairių galių varikliais. Taigi, purkštukai, atsakingi už judėjimą pirmyn ir atgal, sukūrė 20 svarų traukos lygį, naudojamą judėti aukštyn ir žemyn - 10 svarų.
Ateityje AMU įrenginys galėtų gauti gyvybės palaikymo sistemą, tačiau net tuo metu, kai prasidėjo bandymai, tokia įranga dar nebuvo paruošta. Dėl šios priežasties patyręs AMU, kaip ir jo pirmtakas, gavo tik norimos sistemos modelį su tais pačiais matmenimis ir svoriu. Atlikus visus būtinus projektavimo darbus ir bandymus, deguonies sistema galėtų būti sumontuota ant kosminio lėktuvo.
Netrukus po surinkimo pabaigos, pačioje 1962 m. Pabaigoje arba 1963 m. Pradžioje, AMU buvo išsiųstas į Wright-Patterson bazę bandymams. Specialiai įrengtas lėktuvas „KC-135 Zero G“vėl tapo „patikros vieta“jo patikrinimams. Įvairūs patikrinimai tęsėsi bent iki 1963 m. Pavasario pabaigos.
1963 m. Gegužės viduryje projekto autoriai parengė atliktų bandymų ataskaitą. Iki to laiko, kaip nurodyta dokumente, buvo atlikta daugiau nei šimtas skrydžių paraboline trajektorija, kurių metu buvo išbandytas reaktyvinių pakuočių veikimas nulinės gravitacijos sąlygomis. Bandymų metu, nepaisant trumpos trukmės skrydžių be nulinės traukos, buvo galima įvaldyti abiejų transporto priemonių valdymą, taip pat patikrinti jų galimybes gabenti pilotą ar krovinį.
AMU kuprinė bandymo metu. Nuotrauka iš reportažo
Paskutinėje ataskaitos dalyje buvo teigiama, kad dabartinė AMU reaktyvinė pakuotė turi patenkinamas charakteristikas ir gali būti naudojama jai pavestoms užduotims spręsti. Taip pat buvo pažymėta, kad variklio traukos iki 20 svarų pakanka kontroliuojamam skrydžiui norima kryptimi ir įvairiems manevrams atlikti. Pasirinktas variklių purkštukų išdėstymas suteikė, kaip rašoma ataskaitoje, puikų prietaiso valdymą dėl to, kad sistema „pilotas + kuprinė“yra išdėstyta vienodu atstumu nuo svorio centro.
Autopilotas paprastai veikė gerai, tačiau jį reikėjo patobulinti ir atlikti papildomus bandymus. Kai kuriais atvejais šis prietaisas negalėjo tinkamai reaguoti į kuprinės padėties pasikeitimą. Be to, buvo pasiūlyta „išmokyti“valdymo automatikos nepaisyti mažų (iki 10 °) aparato nukrypimų nuo nurodytos padėties. Šis režimas leido žymiai sumažinti vandenilio peroksido suvartojimą.
Astronautai, kurie ateityje turėjo naudoti AMU produktą, turėjo išklausyti specialų mokymo kursą, kurio metu jie galėjo ne tik įvaldyti valdymą, bet ir išmokti „apčiuopti“aparatą. To poreikį įrodė keli bandomieji skrydžiai, kuriuos valdė nepakankamai parengtas pilotas. Tokiais atvejais pilotas veikė lėtai ir nesiskyrė valdymo tikslumu.
Apskritai ataskaitos autoriai labai vertino patį AMU ir jo bandymų rezultatus. Rekomenduojama tęsti darbą prie projekto, toliau tobulinti visą struktūrą ir atskirus jos komponentus, taip pat atkreipti dėmesį į kai kuriuos skrydžio režimus. Visos šios priemonės leido tikėtis veikiančio astronautų reaktyvinio paketo, visiškai tinkančio visoms priskirtoms užduotims spręsti.
NASA ir „Chance-Vought“bei kelios susijusios organizacijos atsižvelgė į bandytojų ataskaitą ir tęsė darbą kuriant perspektyvius projektus. Iki dešimtmečio vidurio, remiantis SMU / AMU projekto pokyčiais, buvo sukurtas naujas įrenginys, kurį net buvo planuota išbandyti kosmose.
Tolesnis darbas kosminių reaktyvinių lėktuvų srityje buvo vainikuotas sėkme. Devintojo dešimtmečio pradžioje į kosmosą buvo išsiųsti pirmieji MMU, kurie buvo naudojami kaip erdvėlaivio „Space Shuttle“įranga. Ši įranga buvo aktyviai naudojama įvairiose misijose sprendžiant įvairias problemas. Taigi, reaktyvinio paketo idėja, nepaisant daugybės nesėkmių, buvo praktiškai panaudota. Tiesa, jie pradėjo jį naudoti ne Žemėje, o kosmose.
