Реактивните раници от петдесетте години на миналия век не можеха да се похвалят с висока производителност. Тези превозни средства, които все пак успяха да се качат във въздуха, имаха твърде висок разход на гориво, което се отрази отрицателно на максимално възможна продължителност на полета. В допълнение, различните дизайни имаха някои други проблеми. С течение на времето военните и инженерите се разочароваха от такава технология, която преди това се смяташе за обещаваща и обещаваща. Това обаче не доведе до пълно спиране на работата. В самия край на петдесетте години НАСА се заинтересува от тази тема, която се надяваше да приложи нови технологии в космическите програми.
В обозримо бъдеще специалистите на НАСА се надяваха не само да изпратят човек в космоса, но и да разрешат още няколко проблема. По -специално беше разгледана възможността за работа в открито пространство, извън кораба. За пълноценно решаване на проблеми в такива условия беше необходим определен апарат, с помощта на който астронавтът можеше свободно да се движи в желаната посока, да маневрира и т.н. В самото начало на шестдесетте години НАСА поиска помощ от ВВС, които до този момент бяха успели да проведат няколко подобни програми. Освен това тя привлече към работа няколко предприятия от авиационната индустрия, които бяха поканени да разработят свои собствени версии на личен самолет за космическата програма. Между другото, такава оферта е получена от Chance-Vought.
Според наличните данни още на етапа на предварителните изследвания специалистите на НАСА са стигнали до заключения относно оптималния форм -фактор на обещаващата технология. Оказа се, че най-удобният личен транспорт ще бъде раница с набор от реактивни двигатели с ниска мощност. Такива устройства са поръчани от фирми изпълнители. Трябва да се отбележи, че бяха разгледани и други варианти на апарата, но именно раницата, носена на гърба на астронавта, беше призната за оптимална.
Общ изглед на скафандъра Chance-Vought и SMU. Снимка от списание Popular Science
През следващите няколко години Chance Vout проведе поредица от проучвания и оформи външния вид на космическо превозно средство. Проектът получи наименованието SMU (Self-Maneuvering Unit). На по -късните етапи от разработването на проекта и по време на тестването беше използвано ново обозначение. Устройството е преименувано на AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Устройство за маневриране на астронавт").
Вероятно авторите на проекта SMU са имали представа за развитието на екипа на Wendell Moore на Bell Aerosystems, както и са знаели за други разработки в тази област. Факт е, че реактивните раници Bell и космическият кораб, който се появи малко по -късно, трябваше да имат същите двигатели, макар и с различни характеристики. Беше предложено оборудването на продукта SMU с реактивни двигатели, работещи на водороден пероксид и използващи неговото каталитично разлагане.
Процесът на каталитично разлагане на водороден пероксид по това време се използва активно в различни техники, включително в някои ранни реактивни раници. Същността на тази идея се състои в подаването на "гориво" към специален катализатор, който кара веществото да се разлага на вода и кислород. Получената парогазова смес има достатъчно висока температура и също се разширява с висока скорост, което прави възможно използването й като източник на енергия, включително в реактивни двигатели.
Трябва да се отбележи, че разлагането на водороден пероксид не е най -икономичният източник на енергия в контекста на реактивни раници. Необходимо е твърде много "гориво", за да се генерира достатъчно тяга, за да се издигне човек във въздуха. Така в проектите на Бел 20-литров резервоар позволява на пилота да остане във въздуха за не повече от 25-30 секунди. Това обаче важеше само за полети на Земята. В случай на открито пространство или повърхност на Луната, поради по -ниското (или отсъстващото) тегло на астронавта, беше възможно да се осигурят необходимите характеристики на апарата без неприемливо висок разход на водороден прекис.
В хода на проекта SMU трябваше да бъдат решени няколко основни въпроса, основният от които, разбира се, беше типът реактивен двигател. Освен това беше необходимо да се определи оптималното оформление на цялото устройство, съставът на необходимото оборудване и редица други характеристики на проекта. Според докладите проучването на тези въпроси в крайна сметка е довело до проектирането на оригиналния скафандър, който е предложен да се използва с продукта SMU / AMU.
Основната проектантска работа е завършена през първата половина на 1962 г., малко след това Chance-Vought произвежда прототип на космически реактивен ранец. През есента на същата година устройството за първи път беше показано на пресата. Изображенията на предложената система бяха публикувани за първи път в ноемврийския брой на Popular Science. В допълнение, статията в това списание предоставя схема на оформление и някои ключови характеристики.
Една от снимките, публикувани от Popular Science, показва астронавт, облечен в нов скафандър с SMU на гърба. Предложеният скафандър имаше сферична каска със спуснат щит за лице и развита долна част, която трябваше да лежи на раменете на астронавта. Имаше и няколко конектора за свързване на скафандъра към системите за реактивни раници. Скафандърът от Chance-Vought беше забележимо различен от съвременните продукти за тази цел. Той беше направен възможно най -лек и очевидно не беше оборудван с набор от защитни мерки, които са необходими, за да отговорят на настоящите изисквания.
Самата раница представляваше правоъгълен блок с вдлъбната предна стена и набор от средства за закрепване на гърба на астронавта. И така, отгоре на предната стена имаше две характерни „куки“, с които раницата лежеше на раменете на астронавта. В средната част имаше поясен колан, на който беше разположен цилиндричен контролен панел с няколко лоста. Предвидени бяха и няколко кабела и гъвкави тръбопроводи за свързване на раницата с скафандъра.
Необходимостта да се осигури дългосрочна експлоатация извън космическия кораб, както и несъвършенството на тогавашните технологии, повлияха на оформлението на космическия кораб. В горната част на SMU имаше голям блок с кислородна система със затворен контур. Това устройство е предназначено да доставя дихателната смес към шлема на астронавта, последвано от изпомпване на издишаните газове и отстраняване на въглеродния диоксид. За разлика от маркучите за подаване на дихателна смес от кораб или бутилки със сгъстен газ, системата с абсорбери на въглероден диоксид не нарушава маневреността на астронавта и дава възможност да остане в открито пространство за дълго време.
SMU без заден панел. Снимка от списание Popular Science
Според докладите, по време на демонстрацията пред репортери, SMU не е била оборудвана със система за поддържане на живота. Това оборудване все още не беше готово за работа и се нуждаеше от допълнителни проверки, поради което беше заменено на прототипа със симулатор със същото тегло и размери. Именно в тази конфигурация устройството участва в първите тестове. Освен това работата в тази посока беше сериозно забавена, поради което дори по -късен прототип, построен в края на 1962 г., беше тестван без кислородна система и беше оборудван само със своя симулатор.
Долната лява част на корпуса (спрямо пилота) беше дадена за поставяне на резервоара с водороден пероксид. Вдясно от него имаше набор от друго оборудване за различни цели. В горната част на долното дясно отделение имаше радиостанция, която осигуряваше двупосочна гласова комуникация; под нея бяха инсталирани батерии и захранващ блок за оборудването, както и цилиндър със сгъстен азот за системата за подаване на гориво и регулатор на газ.
На страничните повърхности на горната повърхност на реактивната раница бяха предвидени четири миниатюрни двигателя със собствени дюзи (по две от всяка страна). Същите двигатели бяха открити на долната повърхност на корпуса. В допълнение, два двигателя с подобно оформление бяха разположени в центъра на долната повърхност. Общо бяха налични 10 двигателя за отделяне на реактивни газове. Дюзите на всички двигатели бяха обърнати и наклонени от различни страни и трябваше да отговарят за създаването на тяга, насочена в желаната посока.
Съобщава се, че всеки двигател е малък блок с плосък каталитичен конвертор, за да предизвика разлагане на горивото. Пред катализатора имаше клапан с електромагнитно управление. Всичките десет двигателя бяха предложени да бъдат свързани към резервоар за гориво, който от своя страна беше свързан към бутилка със сгъстен газ.
Принципът на двигателите беше прост. Под налягане на сгъстен азот водородният пероксид трябваше да влезе в тръбопроводите и да достигне до двигателите. По команда на системата за управление соленоидите на двигателите трябваше да отворят клапаните и да осигурят достъп на "гориво" до катализаторите. Това беше последвано от реакция на разлагане с освобождаване на парогазовата смес през дюзата и образуване на тяга.
Дюзите са разположени по такъв начин, че чрез синхронно или асиметрично включване на двигателите е възможно да се движат в желаната посока, да правят завои или да коригират позицията си. Например едновременното включване на всички двигатели, насочени назад, направи възможно придвижването напред, а завоят беше извършен поради асиметричното включване на двигателите от различни страни.
Първата версия на SMU получи сравнително прост контролен панел, направен в цилиндрична кутия и разположен на колана на кръста. Отстрани, под дясната ръка, имаше контролен лост за движение напред или назад. На предната стена беше поставен лост за контрол на височината и наклона. По -горе имаше друг лост, отговорен за контрол на ролката. Освен това бяха предвидени превключватели за включване на двигателя, радиостанцията и автопилота. С помощта на такива контроли пилотът може да достави водороден пероксид към необходимите двигатели и по този начин да контролира своите движения.
В допълнение към ръчното управление, SMU имаше автоматизация, предназначена да улесни работата на астронавта. Ако е необходимо, той може да включи автопилота, който с помощта на жироскоп и сравнително проста електроника трябваше да следи положението на реактивната раница в космоса, като я коригира, ако е необходимо. Предполагаше се, че такъв режим ще се прилага при продължителна работа на едно място, например при обслужване на инструменти по външната повърхност на космическия кораб. В този случай на астронавта беше дадена възможност да извършва различни работи, а автоматизацията трябваше да следи за запазването на желаната позиция.
Представената на репортерите версия на реактивния ранец SMU тежи около 160 кг (около 72 кг). Когато се използва на Луната, теглото на апарата беше намалено до 11,5 кг, а при работа на околоземна орбита теглото трябваше да бъде напълно свободно.
Оформлението на реактивния пакет SMU по време на тестването. Снимка от репортажа
Според популярно научно издание, представената проба от SMU е изчислена така, че да позволи на астронавт да лети до 304 м на едно зареждане с водороден прекис. Тягата на двигателя, според разработчиците, е достатъчна за преместване на достатъчно големи товари. Например беше декларирана възможността за преместване на обект, например космически кораб, с тегло до 50 т. В този случай астронавтът трябваше да развие скорост от порядъка на един крак в секунда.
Няколко месеца преди демонстрацията на апарата SMU пред журналисти, в средата на 1962 г., прототип е доставен във военновъздушната база Райт-Патерсън (Охайо), където трябваше да бъде тестван. За извършване на всички необходими тестове в проекта бяха включени специалисти от Министерството на отбраната, както и специално оборудване. Така че като тестова платформа беше избран специален самолет KC-135 Zero G, който беше използван за изследване в условия на краткотрайно безтегловност.
Първият полет с "нулева гравитация" се проведе на 25 юни 62 г. и през следващите месеци бяха проведени няколко десетки теста за работата на реактивната раница при нулева гравитация. През това време беше възможно да се установи фундаменталната възможност за използване на такива системи на практика. Освен това бяха потвърдени някои характеристики и основни полетни данни. Така че тягата на двигателите беше достатъчна за полет във въздушна атмосфера и извършване на някои прости маневри.
Успешното тестване на SMU устройството не доведе до спиране на работата по проектиране. До края на 1962 г. започва разработването на актуализирана версия на джетпака за астронавти. В модернизираната версия на проекта беше предложено да се промени оформлението на апарата, както и да се направят някои други корекции в дизайна. Поради всичко това трябваше да се подобрят характеристиките, предимно запасите от „гориво“и основните полетни данни. След началото на работата по обновения проект се появи ново име AMU, което скоро започна да се прилага по отношение на предишния продукт на SMU, което може да предизвика известно объркване.
Според наличните данни модернизираният AMU не се различава много от основния SMU по външен вид. Външността на корпуса не е претърпяла големи промени, а системата за закрепване на апарата към гърба на астронавта е останала същата. В същото време оформлението на вътрешните блокове се е променило коренно. Обхватът на полета на ниво 300 м не отговаря на НАСА, поради което беше предложено да се използва нов резервоар за гориво. Реактивният ранец AMU получи голям, дълъг резервоар с водороден пероксид, който заемаше цялата централна част на корпуса. Обемът на новия резервоар беше 660 кубически метра. инча (10.81 L). Друго оборудване е поставено отстрани на този резервоар.
Наред с други агрегати, новият апарат запазва резервоар за сгъстен азот на системата за изместване за подаване на водороден пероксид. Според проекта азотът трябваше да се подава в резервоара за гориво при налягане от 3500 psi (238 атмосфери). По време на изпитванията обаче бяха използвани по -ниски налягания: около 200 psi (13.6 atm). Прототипът на апарата AMU е оборудван с двигатели с различна мощност. Така че дюзите, отговорни за движението напред и назад, развиват ниво на тяга от 20 паунда, използвано за придвижване нагоре и надолу - 10 паунда.
Устройството AMU в бъдеще би могло да получи система за поддържане на живота, но дори когато започна изпитанието, такова оборудване все още не е готово. Поради това опитният AMU, подобно на своя предшественик, получи само модел на необходимата система със същите размери и тегло. След завършване на всички необходими проектни работи и тестове, кислородната система може да бъде инсталирана на космическия реактивен ранец.
Малко след края на сглобяването, в самия край на 1962 или началото на 1963 г., AMU беше изпратен в базата Райт-Патерсън за тестване. Специално оборудваният самолет KC-135 Zero G. отново се превръща в „полигон“за проверките му. Различните проверки продължават поне до края на пролетта на 1963 г.
В средата на май 1963 г. авторите на проекта изготвят доклад за проведените тестове. До този момент, както е посочено в документа, са извършени повече от сто полета по параболична траектория, по време на които е тествана работата на реактивни раници с нулева гравитация. По време на изпитанията, въпреки кратката продължителност на полетите с нулева гравитация, беше възможно да се овладее управлението на двете превозни средства, както и да се проверят техните възможности за транспортиране на пилот или товар.
AMU раница по време на тестване. Снимка от репортажа
В последната част на доклада се твърди, че реактивният пакет AMU в сегашния си вид има задоволителни характеристики и може да се използва за решаване на възложените му задачи. Беше отбелязано също, че тягата на двигателя до 20 килограма е достатъчна за контролиран полет в желаната посока и за извършване на различни маневри. Избраното разположение на дюзите на двигателите осигурява, както е написано в доклада, отличен контрол върху апарата поради поставянето на еднакво разстояние от центъра на тежестта на системата „пилот + раница“.
Автопилотът като цяло се представя добре, но се нуждае от подобрения и допълнителни тестове. В някои ситуации това устройство не може да реагира правилно на промяна в позицията на раницата. Освен това беше предложено да се „научи“на автоматизацията на управлението да игнорира малки (до 10 °) отклонения на апарата от определената позиция. Този режим направи възможно значително да се намали консумацията на водороден пероксид.
Астронавтите, които трябваше да използват продукта AMU в бъдеще, трябваше да преминат специален курс на обучение, по време на който не само да овладеят контрола, но и да се научат да „усещат“апарата. Необходимостта от това беше доказана от няколко тестови полета под контрола на пилот с недостатъчно ниво на подготовка. В такива случаи пилотът действаше бавно и не се различаваше в точността на управлението.
Като цяло авторите на доклада високо оценяват самия AMU и резултатите от неговите тестове. Препоръчва се да се продължи работата по проекта, да се продължи подобряването на цялата структура и отделните й компоненти, както и да се обърне внимание на някои режими на полет. Всички тези мерки направиха възможно да се разчита на появата на работеща реактивна раница за астронавти, напълно подходяща за решаване на всички възложени задачи.
НАСА и Chance-Vought, както и редица сродни организации взеха предвид доклада на изпитателите и продължиха работата по обещаващи проекти. До средата на десетилетието, въз основа на развитието на проекта SMU / AMU, е разработено ново устройство, което дори се планира да бъде тествано в космоса.
По -нататъшната работа в областта на космическите реактивни раници беше увенчана с успех. В началото на осемдесетте години в космоса бяха изпратени първите MMU, които бяха използвани като част от оборудването на космическия кораб Space Shuttle. Това оборудване се използва активно в различни мисии за решаване на различни проблеми. Така идеята за реактивен ранец, въпреки много неуспехи, дойде на практика. Вярно, те започнаха да го използват не на Земята, а в космоса.
