Pagājušā gadsimta piecdesmito gadu lidmašīnas nevarēja lepoties ar augstu veiktspēju. Tiem transportlīdzekļiem, kuriem vēl izdevās nokļūt gaisā, bija pārāk liels degvielas patēriņš, kas negatīvi ietekmēja maksimālo iespējamo lidojuma ilgumu. Turklāt dažādiem dizainparaugiem bija dažas citas problēmas. Laika gaitā militārpersonas un inženieri bija vīlušies no šādas tehnoloģijas, kas iepriekš tika uzskatīta par daudzsološu un daudzsološu. Tomēr tas nenoveda pie pilnīgas darba pārtraukšanas. Piecdesmito gadu beigās par šo tēmu sāka interesēties NASA, kas cerēja izmantot jaunas tehnoloģijas kosmosa programmās.
Pārskatāmā nākotnē NASA speciālisti cerēja ne tikai nosūtīt cilvēku kosmosā, bet arī atrisināt vairākas citas problēmas. Jo īpaši tika apsvērta iespēja strādāt atklātā telpā, ārpus kuģa. Lai pilnvērtīgi atrisinātu problēmas šādos apstākļos, bija nepieciešams noteikts aparāts, ar kura palīdzību astronauts varēja brīvi pārvietoties vēlamajā virzienā, manevrēt utt. Sešdesmito gadu sākumā NASA lūdza palīdzību gaisa spēkiem, kuriem līdz tam laikam bija izdevies veikt vairākas līdzīgas programmas. Turklāt viņa piesaistīja darbā vairākus aviācijas nozares uzņēmumus, kuri tika uzaicināti izstrādāt savas personīgās lidmašīnas versijas kosmosa programmai. Cita starpā šādu piedāvājumu saņēma Chance-Vought.
Saskaņā ar pieejamajiem datiem, pat sākotnējās izpētes posmā NASA speciālisti nonāca pie secinājumiem par daudzsološās tehnoloģijas optimālo formas faktoru. Izrādījās, ka ērtākais personīgais pārvietošanās līdzeklis būtu mugursoma ar mazjaudas reaktīvo dzinēju komplektu. Šādas ierīces pasūtīja darbuzņēmēji. Jāatzīmē, ka tika apsvērti arī citi aparāta varianti, tomēr par optimālo tika atzīta mugursoma, kas nēsāta astronauta aizmugurē.
Chance-Vought skafandra un SMU vispārējs skats. Foto no žurnāla Popular Science
Dažu nākamo gadu laikā Chance Vout veica virkni pētījumu un veidoja transportlīdzekļa izskatu kosmosam. Projekts saņēma apzīmējumu SMU (Self-Maneuvering Unit). Vēlākajos projekta izstrādes posmos un testēšanas laikā tika izmantots jauns apzīmējums. Ierīce tika pārdēvēta par AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for manevring a astronaut").
Droši vien SMU projekta autoriem bija priekšstats par Bell Aerosystems komandas Wendell Moore attīstību, kā arī bija zināms par citiem notikumiem šajā jomā. Fakts ir tāds, ka lidmašīnām Bell un kosmosa kuģim, kas parādījās nedaudz vēlāk, bija jābūt vienādiem dzinējiem, kaut arī ar atšķirīgām īpašībām. Tika ierosināts aprīkot SMU produktu ar reaktīvajiem dzinējiem, kas darbojas ar ūdeņraža peroksīdu un izmanto tā katalītisko sadalīšanos.
Ūdeņraža peroksīda katalītiskās sadalīšanās process līdz tam laikam tika aktīvi izmantots dažādās metodēs, tostarp dažos agrīnajos reaktīvajos iepakojumos. Šīs idejas būtība ir "degvielas" piegāde īpašam katalizatoram, kas izraisa vielas sadalīšanos ūdenī un skābeklī. Iegūtajam tvaiku un gāzu maisījumam ir pietiekami augsta temperatūra, un tas arī izplešas lielā ātrumā, kas ļauj to izmantot kā enerģijas avotu, tostarp reaktīvajos dzinējos.
Jāatzīmē, ka ūdeņraža peroksīda sadalīšanās nav visekonomiskākais enerģijas avots strūklas iepakojuma kontekstā. Nepieciešams pārāk daudz "degvielas", lai radītu pietiekamu vilces spēku, lai paceltu cilvēku gaisā. Tādējādi Bella projektos 20 litru tvertne ļāva pilotam uzturēties gaisā ne ilgāk kā 25-30 sekundes. Tomēr tas attiecās tikai uz lidojumiem uz Zemes. Atklātas telpas vai Mēness virsmas gadījumā astronauta mazākā svara (vai tā neesamības) dēļ bija iespējams nodrošināt nepieciešamās aparāta īpašības bez nepieņemami liela ūdeņraža peroksīda patēriņa.
SMU projekta gaitā bija jāatrisina vairāki galvenie jautājumi, no kuriem galvenais, protams, bija reaktīvā dzinēja tips. Turklāt bija jānosaka visas ierīces optimālais izkārtojums, nepieciešamā aprīkojuma sastāvs un vairākas citas projekta iezīmes. Saskaņā ar ziņojumiem, šo jautājumu izpēte galu galā noveda pie sākotnējā kosmosa tērpa dizaina, kuru tika ierosināts izmantot kopā ar SMU / AMU produktu.
Lielie projektēšanas darbi tika pabeigti 1962. gada pirmajā pusē, neilgi pēc tam Chance-Vought ražoja kosmosa reaktīvās lidmašīnas prototipu. Tā paša gada rudenī ierīce pirmo reizi tika parādīta presei. Ierosinātās sistēmas attēli pirmo reizi tika publicēti populārās zinātnes novembra numurā. Turklāt šī žurnāla raksts sniedza izkārtojuma shēmu un dažas galvenās iezīmes.
Vienā no populārās zinātnes publicētajām fotogrāfijām bija redzams astronauts jaunā skafandrā ar SMU mugurā. Piedāvātajam skafandram bija sfēriska ķivere ar pazeminātu sejas aizsargu un attīstīta apakšējā daļa, kurai vajadzēja balstīties uz astronauta pleciem. Bija arī vairāki savienotāji skafandra savienošanai ar strūklas iepakojuma sistēmām. Chance-Vought skafandrs manāmi atšķīrās no mūsdienu produktiem. Tas tika izgatavots pēc iespējas vieglāks un acīmredzot nebija aprīkots ar aizsardzības pasākumu kopumu, kas nepieciešams, lai izpildītu pašreizējās prasības.
Pati mugursoma bija taisnstūrveida bloks ar ieliektu priekšējo sienu un līdzekļu komplektu stiprināšanai astronauta mugurā. Tātad, priekšējās sienas augšpusē bija divi raksturīgi "āķi", ar kuriem mugursoma balstījās uz astronauta pleciem. Vidējā daļā bija jostas josta, uz kuras atradās cilindrisks vadības panelis ar vairākām svirām. Tika nodrošināti arī vairāki kabeļi un elastīgi cauruļvadi, lai savienotu mugursomu ar skafandru.
Nepieciešamība nodrošināt ilgstošu darbību ārpus kosmosa kuģa, kā arī tā laika tehnoloģiju nepilnības ietekmēja kosmosa kuģa izkārtojumu. SMU augšpusē bija liela slēgta cikla skābekļa sistēmas vienība. Šī ierīce bija paredzēta elpošanas maisījuma piegādei astronauta ķiverei, kam sekoja izelpoto gāzu izsūknēšana un oglekļa dioksīda noņemšana. Atšķirībā no šļūtenēm elpošanas maisījuma piegādei no kuģa vai saspiestas gāzes baloniem, sistēma ar oglekļa dioksīda absorbētājiem netraucēja astronauta manevrēšanas spēju un ļāva ilgstoši uzturēties atklātā telpā.
SMU bez aizmugurējā paneļa. Foto no žurnāla Popular Science
Saskaņā ar ziņojumiem, demonstrācijas laikā reportieriem SMU nebija aprīkots ar darba dzīves atbalsta sistēmu. Šī iekārta vēl nebija gatava darbam un tai bija nepieciešamas papildu pārbaudes, tāpēc tā prototipā tika aizstāta ar tāda paša svara un izmēru simulatoru. Tieši šajā konfigurācijā ierīce piedalījās pirmajos testos. Turklāt darbs šajā virzienā tika nopietni aizkavēts, tāpēc pat vēlāks prototips, kas tika uzbūvēts 1962. gada beigās, tika pārbaudīts bez skābekļa sistēmas un bija aprīkots tikai ar tā simulatoru.
Korpusa apakšējā kreisā daļa (attiecībā pret pilotu) tika dota ūdeņraža peroksīda tvertnes novietošanai. Pa labi no tā atradās cita aprīkojuma komplekts dažādiem mērķiem. Apakšējā labā nodalījuma augšpusē bija radiostacija, kas nodrošināja divvirzienu balss sakarus; zem tā bija uzstādītas baterijas un iekārtas barošanas bloks, kā arī saspiesta slāpekļa balons degvielas padeves sistēmai un gāzes regulators.
Jetpack augšējās virsmas sānu virsmās bija paredzēti četri miniatūri dzinēji ar savām sprauslām (divas katrā pusē). Tie paši dzinēji tika atrasti uz korpusa apakšējās virsmas. Turklāt divi līdzīga izkārtojuma dzinēji atradās apakšējās virsmas centrā. Kopumā reaktīvo gāzu izlaišanai bija pieejami 10 dzinēji. Visu dzinēju sprauslas tika pagrieztas un noliektas uz dažādām pusēm, un tām bija jābūt atbildīgām par vēlamā virziena vilces radīšanu.
Tika ziņots, ka katrs dzinējs ir maza vienība ar plākšņu katalītisko neitralizatoru, lai izraisītu degvielas sadalīšanos. Katalizatora priekšā bija vārsts ar elektromagnētu. Visus desmit dzinējus ierosināja savienot ar degvielas tvertni, kas savukārt bija savienota ar saspiestas gāzes balonu.
Dzinēju princips bija vienkāršs. Saspiestā slāpekļa spiedienā ūdeņraža peroksīdam vajadzēja iekļūt cauruļvados un sasniegt dzinējus. Pēc vadības sistēmas pavēles motoru solenoīdiem vajadzēja atvērt vārstus un nodrošināt "degvielai" piekļuvi katalizatoriem. Tam sekoja sadalīšanās reakcija ar tvaiku un gāzu maisījuma izdalīšanos caur sprauslu un vilces veidošanos.
Sprauslas tika novietotas tā, lai, sinhroni vai asimetriski ieslēdzot motorus, būtu iespējams pārvietoties vēlamajā virzienā, veikt pagriezienus vai labot to stāvokli. Piemēram, vienlaicīga visu dzinēju iekļaušana atpakaļgaitā ļāva virzīties uz priekšu, un pagrieziens tika veikts, pateicoties asimetriskai dzinēju iekļaušanai dažādās pusēs.
Pirmā SMU versija saņēma salīdzinoši vienkāršu vadības paneli, kas izgatavots cilindriskā korpusā un atrodas uz jostasvietas jostas. Sānos zem labās rokas atradās vadības svira kustībai uz priekšu vai atpakaļ. Uz priekšējās sienas tika novietota svira slīpuma un pagrieziena kontrolei. Augšpusē bija vēl viena svira, kas atbildīga par ruļļu kontroli. Turklāt tika nodrošināti pārslēgšanas slēdži, lai ieslēgtu motoru, radiostaciju un autopilotu. Ar šādu vadības ierīču palīdzību pilots varētu piegādāt ūdeņraža peroksīdu vajadzīgajiem dzinējiem un tādējādi kontrolēt savas kustības.
Papildus manuālajai vadībai SMU bija automatizācija, kas paredzēta, lai atvieglotu astronauta darbu. Vajadzības gadījumā viņš varēja ieslēgt autopilotu, kuram, izmantojot žiroskopu un salīdzinoši vienkāršu elektroniku, bija jāuzrauga reaktīvās pakas stāvoklis kosmosā, vajadzības gadījumā to pielāgojot. Tika pieņemts, ka šāds režīms tiks piemērots ilgstoša darba laikā vienā vietā, piemēram, apkalpojot instrumentus uz kosmosa kuģa ārējās virsmas. Šajā gadījumā astronautam tika dota iespēja veikt dažādus darbus, un automatizācijai bija jāuzrauga vēlamās pozīcijas saglabāšana.
Žurnālistiem piedāvātā SMU reaktīvā iepakojuma versija svēra aptuveni 160 mārciņas (aptuveni 72 kg). Lietojot uz Mēness, ierīces svars tika samazināts līdz 25 mārciņām (11,5 kg), un, strādājot Zemes orbītā, svaram jābūt pilnīgi brīvam.
SMU reaktīvā iepakojuma izkārtojums pārbaudes laikā. Foto no reportāžas
Saskaņā ar publikāciju Popular Science, iesniegtais SMU paraugs tika aprēķināts, lai astronauts varētu lidot līdz 1000 pēdām (304 m), uzpildot vienu ūdeņraža peroksīdu. Motora vilce, pēc izstrādātāju domām, bija pietiekama, lai pārvietotu pietiekami lielas kravas. Piemēram, tika deklarēta iespēja pārvietot objektu, piemēram, kosmosa kuģi, kas sver līdz 50 tonnām. Šajā gadījumā astronautam bija jāizstrādā ātrums aptuveni vienas pēdas sekundē.
Dažus mēnešus pirms SMU aparāta demonstrēšanas žurnālistiem, 1962. gada vidū, prototips tika nogādāts Raita-Patersona gaisa spēku bāzē (Ohaio), kur tas bija jāpārbauda. Lai veiktu visus nepieciešamos testus, projektā tika iesaistīti Aizsardzības ministrijas speciālisti, kā arī īpašs aprīkojums. Tātad kā testa platforma tika izvēlēta īpaša lidmašīna KC-135 Zero G, kas tika izmantota pētījumiem īstermiņa bezsvara apstākļos.
Pirmais lidojums ar "nulles gravitāciju" notika 25., 62. jūnijā, un turpmāko mēnešu laikā tika veikti vairāki desmiti reaktīvās lidmašīnas darbības nulles gravitācijas testos. Šajā laikā bija iespējams noteikt pamata iespēju šādas sistēmas izmantot praksē. Turklāt tika apstiprinātas dažas lidojuma īpašības un pamatdati. Tātad, dzinēju vilces spēks bija pietiekams, lai lidotu gaisa atmosfērā un veiktu dažus vienkāršus manevrus.
Veiksmīga SMU ierīces pārbaude neapturēja projektēšanas darbu. Līdz 1962. gada beigām tika sākta astronautiem paredzētās reaktīvās lidmašīnas versijas atjaunināšana. Projekta modernizētajā versijā tika ierosināts mainīt aparāta izkārtojumu, kā arī veikt dažas citas konstrukcijas korekcijas. Sakarā ar visu to bija paredzēts uzlabot īpašības, galvenokārt degvielas krājumus un lidojuma pamatdatus. Pēc darba uzsākšanas pie atjauninātā projekta parādījās jauns nosaukums AMU, kuru drīz sāka piemērot attiecībā uz iepriekšējo SMU produktu, tāpēc ir iespējama neliela neskaidrība.
Saskaņā ar pieejamajiem datiem, modernizētais AMU pēc izskata īpaši neatšķīrās no pamata SMU. Korpusa ārpuse nav piedzīvojusi lielas izmaiņas, un sistēma aparāta piestiprināšanai astronauta mugurai ir palikusi nemainīga. Tajā pašā laikā iekšējo vienību izkārtojums ir radikāli mainījies. Lidojuma diapazons 300 m līmenī nebija piemērots NASA, tāpēc tika ierosināts izmantot jaunu degvielas tvertni. AMU reaktīvais iepakojums saņēma lielu, garu ūdeņraža peroksīda tvertni, kas aizņēma visu korpusa centrālo daļu. Jaunās tvertnes tilpums bija 660 kubikmetri. collas (10,81 l). Cita tehnika tika novietota šīs tvertnes sānos.
Citu vienību vidū jaunais aparāts saglabā tvertni saspiestam slāpeklim no pārvietošanas sistēmas ūdeņraža peroksīda piegādei. Saskaņā ar projektu slāpeklis bija jāpiegādā degvielas tvertnē ar spiedienu 3500 psi (238 atmosfēras). Tomēr testu laikā tika izmantots zemāks spiediens: aptuveni 200 psi (13,6 atm). AMU aparāta prototips bija aprīkots ar dažādu jaudu dzinējiem. Tātad sprauslām, kas atbildīgas par pārvietošanos uz priekšu un atpakaļ, bija 20 mārciņu vilces līmenis, ko izmantoja, lai pārvietotos uz augšu un uz leju - 10 mārciņas.
Nākotnē AMU ierīce varētu saņemt dzīvības atbalsta sistēmu, taču pat laikā, kad sākās testēšana, šāda iekārta vēl nebija gatava. Šī iemesla dēļ pieredzējušais AMU, tāpat kā tā priekšgājējs, saņēma tikai vēlamās sistēmas modeli ar tādiem pašiem izmēriem un svaru. Pabeidzot visus nepieciešamos projektēšanas darbus un testus, skābekļa sistēmu varēja uzstādīt uz kosmosa strūklas.
Neilgi pēc montāžas beigām, 1962. gada beigās vai 1963. gada sākumā, AMU tika nosūtīts uz Raita-Patersona bāzi testēšanai. Īpaši aprīkotā lidmašīna KC-135 Zero G atkal kļuva par viņa pārbaužu "pierādīšanas vietu". Dažādas pārbaudes turpinājās vismaz līdz 1963. gada pavasara beigām.
1963. gada maija vidū projekta autori sagatavoja ziņojumu par veiktajiem testiem. Līdz tam laikam, kā norādīts dokumentā, tika veikti vairāk nekā simts lidojumi paraboliskā trajektorijā, kuru laikā tika pārbaudīta reaktīvo lidmašīnu darbība nulles smaguma apstākļos. Pārbaužu laikā, neskatoties uz īso lidojumu ilgumu ar nulles smagumu, bija iespējams apgūt abu transportlīdzekļu vadību, kā arī pārbaudīt to iespējas pilota vai kravas pārvadāšanai.
AMU mugursoma pārbaudes laikā. Foto no reportāžas
Ziņojuma pēdējā daļā tika apgalvots, ka AMU reaktīvajam iepakojumam pašreizējā formā ir apmierinošas īpašības un to var izmantot, lai atrisinātu tam uzticētos uzdevumus. Tika arī atzīmēts, ka motora vilce līdz 20 mārciņām ir pietiekama, lai kontrolētu lidojumu vēlamajā virzienā un veiktu dažādus manevrus. Izvēlētais dzinēju sprauslu izvietojums nodrošināja, kā rakstīts ziņojumā, lielisku kontroli pār aparātu, jo sistēma "pilots + mugursoma" ir novietota vienādā attālumā no smaguma centra.
Autopilots parasti darbojās labi, taču bija nepieciešami uzlabojumi un papildu testi. Dažās situācijās šī ierīce nevarēja pareizi reaģēt uz mugursomas stāvokļa maiņu. Turklāt tika ierosināts "iemācīt" vadības automatizāciju ignorēt nelielas (līdz 10 °) aparāta novirzes no norādītās pozīcijas. Šis režīms ļāva ievērojami samazināt ūdeņraža peroksīda patēriņu.
Astronautiem, kuriem nākotnē vajadzēja izmantot AMU produktu, bija jāiziet īpašs apmācības kurss, kura laikā viņi varēja ne tikai apgūt vadību, bet arī iemācīties "sajust" aparātu. To nepieciešamību pierādīja vairāki izmēģinājuma lidojumi pilota kontrolē ar nepietiekamu sagatavotības līmeni. Šādos gadījumos pilots rīkojās lēni un neatšķīrās vadības precizitātē.
Kopumā ziņojuma autori augstu novērtēja pašu AMU un tā testu rezultātus. Tika ieteikts turpināt darbu pie projekta, turpināt pilnveidot visu struktūru un tās atsevišķās sastāvdaļas, kā arī pievērst uzmanību dažiem lidojuma veidiem. Visi šie pasākumi ļāva paļauties uz funkcionējošu astronautiem paredzētu strūklas iepakojumu, kas ir pilnībā piemērots visu uzticēto uzdevumu risināšanai.
NASA un Chance-Vought, kā arī vairākas saistītas organizācijas ņēma vērā testētāju ziņojumu un turpināja darbu pie daudzsološiem projektiem. Līdz desmitgades vidum, pamatojoties uz SMU / AMU projekta attīstību, tika izstrādāta jauna ierīce, kuru pat bija plānots pārbaudīt kosmosā.
Turpmākais darbs kosmosa lidmašīnu jomā vainagojās panākumiem. Astoņdesmito gadu sākumā kosmosā tika nosūtīti pirmie MMU, kas tika izmantoti kā daļa no kosmosa kuģa Space Shuttle aprīkojuma. Šo aprīkojumu aktīvi izmantoja dažādās misijās, lai atrisinātu dažādas problēmas. Tādējādi ideja par reaktīvo lidmašīnu, neskatoties uz daudzām neveiksmēm, tika praktiski izmantota. Tiesa, viņi sāka to izmantot nevis uz Zemes, bet kosmosā.
