جت های دهه پنجاه قرن گذشته نمی توانند عملکرد بالایی داشته باشند. خودروهایی که هنوز موفق به ورود به هوا شدند مصرف سوخت بسیار بالایی داشتند که بر حداکثر مدت زمان پرواز منفی تأثیر منفی گذاشت. علاوه بر این ، طرح های مختلف مشکلات دیگری نیز داشت. با گذشت زمان ، ارتش و مهندسان از چنین فناوری ناامید شدند ، که قبلاً امیدوار کننده و امیدوار کننده تلقی می شد. با این حال ، این امر منجر به توقف کامل کار نشد. در پایان دهه پنجاه ، ناسا به این موضوع علاقه مند شد ، که امیدوار بود فناوری جدیدی را در برنامه های فضایی به کار گیرد.
در آینده ای قابل پیش بینی ، متخصصان ناسا امیدوار بودند نه تنها یک نفر را به فضا بفرستند ، بلکه چندین مشکل دیگر را نیز حل کنند. به طور خاص ، امکان کار در فضای باز ، خارج از کشتی ، در نظر گرفته شد. برای حل کامل مشکلات در چنین شرایطی ، دستگاه خاصی مورد نیاز بود که با کمک آن فضانورد می توانست آزادانه در جهت مورد نظر حرکت کند ، مانور دهد و غیره. در آغاز دهه شصت ، ناسا از نیروی هوایی درخواست کمک کرد ، که تا آن زمان موفق به انجام چندین برنامه مشابه شده بود. علاوه بر این ، او چندین شرکت صنعت هوانوردی را به کار جذب کرد ، که از آنها دعوت شد نسخه های شخصی هواپیمای شخصی خود را برای برنامه فضایی توسعه دهند. از جمله دیگر ، چنین پیشنهادی توسط Chance-Vought دریافت شد.
با توجه به داده های موجود ، حتی در مرحله تحقیقات اولیه ، متخصصان ناسا در مورد عامل بهینه فن آوری امیدوار کننده به نتیجه رسیدند. معلوم شد که راحت ترین وسیله حمل و نقل شخصی یک کوله پشتی با مجموعه ای از موتورهای جت کم مصرف است. چنین دستگاه هایی توسط شرکت های پیمانکار سفارش داده شده است. لازم به ذکر است که انواع دیگر دستگاه نیز در نظر گرفته شد ، با این حال ، این کوله پشتی بود که در پشت فضانورد پوشیده شده بود که بهینه تشخیص داده شد.
نمای کلی لباس فضایی Chance-Vought و SMU. عکس مجله Popular Science
در چند سال آینده ، Chance Vout یک سری مطالعات انجام داد و ظاهر یک وسیله نقلیه را برای فضا شکل داد. این پروژه نام SMU (واحد خود مانور) را دریافت کرد. در مراحل بعدی توسعه پروژه و در حین آزمایش ، از نامگذاری جدیدی استفاده شد. این دستگاه به AMU (واحد مانور فضانوردان - "دستگاه مانور فضانورد") تغییر نام داد.
احتمالاً نویسندگان پروژه SMU ایده ای از تحولات تیم وندل مور از Bell Aerosystems داشته اند و همچنین از پیشرفت های دیگر در این زمینه مطلع بوده اند. واقعیت این است که جت پک های بل و فضاپیمایی که کمی بعد ظاهر شدند باید موتورهای یکسانی داشتند ، البته با ویژگی های متفاوت. پیشنهاد شد که محصول SMU را به موتورهای جت مجهز به پراکسید هیدروژن مجهز کرده و از تجزیه کاتالیزوری آن استفاده کند.
فرآیند تجزیه کاتالیزوری پراکسید هیدروژن در آن زمان به طور فعال در تکنیک های مختلف ، از جمله در برخی از جت پک های اولیه مورد استفاده قرار گرفت. جوهر این ایده شامل تامین سوخت برای یک کاتالیزور خاص است که باعث تجزیه این ماده به آب و اکسیژن می شود.مخلوط بخار و گاز حاصله دارای درجه حرارت به اندازه کافی بالا است ، و همچنین با سرعت زیاد منبسط می شود ، که امکان استفاده از آن را به عنوان منبع انرژی ، از جمله در موتورهای جت ، ممکن می سازد.
لازم به ذکر است که تجزیه پراکسید هیدروژن مقرون به صرفه ترین منبع انرژی در زمینه جت پک ها نیست. برای تولید نیروی رانش کافی برای بلند کردن یک فرد به هوا ، "سوخت" زیادی لازم است. بنابراین ، در پروژه های بل ، یک مخزن 20 لیتری به خلبان اجازه می دهد بیش از 25-30 ثانیه در هوا بماند. با این حال ، این فقط در مورد پروازهای روی زمین صادق بود. در مورد فضای باز یا سطح ماه ، به دلیل وزن کمتر (یا عدم وجود) فضانورد ، می توان ویژگی های مورد نیاز دستگاه را بدون مصرف زیاد غیر قابل قبول پراکسید هیدروژن ارائه داد.
در طول پروژه SMU ، چندین مسئله اصلی باید حل می شد ، که البته اصلی ترین آنها نوع موتور جت بود. علاوه بر این ، تعیین طرح بهینه کل دستگاه ، ترکیب تجهیزات لازم و تعدادی دیگر از ویژگی های پروژه ضروری بود. بر اساس گزارشات ، مطالعه این موضوعات در نهایت منجر به طراحی لباس فضایی اصلی شد که پیشنهاد شد با محصول SMU / AMU استفاده شود.
کارهای اصلی طراحی در نیمه اول سال 1962 به پایان رسید ، کمی بعد ، Chance-Vought نمونه اولیه جت پک فضایی را تولید کرد. در پاییز همان سال ، این دستگاه برای اولین بار به مطبوعات نشان داده شد. تصاویر سیستم پیشنهادی برای اولین بار در شماره ماه نوامبر نشریه Popular Science منتشر شد. علاوه بر این ، مقاله موجود در این مجله نمودار طرح بندی و برخی ویژگی های کلیدی را ارائه می دهد.
یکی از عکسهای منتشر شده توسط Popular Science یک فضانورد را با لباس فضایی جدید با SMU در پشت نشان می دهد. لباس فضایی پیشنهادی دارای یک کلاه ایمنی کروی با یک محافظ صورت پایین و یک قسمت توسعه یافته پایین بود که قرار بود بر روی شانه های فضانورد قرار گیرد. همچنین چندین اتصال دهنده برای اتصال لباس فضایی به سیستم جت پک وجود داشت. لباس فضایی Chance-Vought به طور قابل توجهی با محصولات مدرن برای این منظور متفاوت بود. این تا حد امکان سبک ساخته شد و ظاهراً مجهز به مجموعه ای از اقدامات حفاظتی نبود که برای برآوردن الزامات فعلی ضروری است.
کوله پشتی خود یک بلوک مستطیل شکل با دیوار جلویی مقعر و مجموعه ای از وسایل برای بستن در پشت فضانورد بود. بنابراین ، در بالای دیوار جلویی دو "قلاب" مشخص وجود داشت که کوله پشتی روی آنها روی شانه های فضانورد قرار داشت. در قسمت میانی یک کمربند وجود داشت که روی آن یک صفحه کنترل استوانه ای با چندین اهرم قرار داشت. چندین کابل و خط لوله انعطاف پذیر نیز برای اتصال کوله پشتی به لباس فضایی ارائه شده است.
نیاز به اطمینان از عملکرد طولانی مدت در خارج از فضاپیما و همچنین ناقص بودن فناوری های آن زمان ، روی طرح فضاپیما تأثیر گذاشت. در بالای SMU یک واحد سیستم اکسیژن با حلقه بسته بزرگ قرار داشت. این دستگاه برای تأمین مخلوط تنفسی کلاه فضانورد ، و سپس پمپاژ گازهای بازدم و حذف دی اکسید کربن در نظر گرفته شده بود. بر خلاف شیلنگ های تأمین کننده مخلوط تنفسی از کشتی یا سیلندرهای گاز فشرده ، سیستم دارای جاذب دی اکسید کربن مانور مانور فضانورد را مختل نکرده و امکان ماندن طولانی مدت در فضای باز را فراهم کرده است.
SMU بدون پنل پشتی عکس مجله Popular Science
طبق گزارشات ، در طول تظاهرات به خبرنگاران ، SMU مجهز به سیستم پشتیبانی از زندگی کاری نبود. این تجهیزات هنوز آماده بهره برداری نبوده و به بررسی های بیشتری نیاز داشت ، به همین دلیل در نمونه اولیه با شبیه ساز با وزن و ابعاد مشابه جایگزین شد. در این پیکربندی بود که دستگاه در اولین آزمایش ها شرکت کرد.علاوه بر این ، کار در این جهت به طور جدی به تأخیر افتاد ، به همین دلیل است که حتی نمونه اولیه بعدی ، ساخته شده در پایان سال 1962 ، بدون سیستم اکسیژن آزمایش شد و فقط به شبیه ساز آن مجهز شد.
قسمت پایین سمت چپ بدنه (نسبت به خلبان) برای قرار دادن مخزن پراکسید هیدروژن داده شد. در سمت راست آن مجموعه ای از تجهیزات دیگر برای اهداف مختلف قرار داشت. در بالای قسمت پایین سمت راست یک ایستگاه رادیویی قرار داشت که ارتباط صوتی دو طرفه را ارائه می داد ؛ در زیر آن باتری ها و یک منبع تغذیه تجهیزات ، و همچنین یک استوانه نیتروژن فشرده برای سیستم تامین سوخت و یک تنظیم کننده گاز نصب شده بود. به
در سطوح جانبی سطح بالایی جت پک ، چهار موتور مینیاتوری با نازل مخصوص خود (دو موتور در هر طرف) ارائه شده است. همین موتورها در سطح زیرین بدنه بدست آمدند. علاوه بر این ، دو موتور با طرح مشابه در مرکز سطح زیرین قرار داشتند. در مجموع ، 10 موتور برای انتشار گازهای جت در دسترس بود. نازلهای همه موتورها در طرفهای مختلف چرخانده و کج می شوند و باید مسئول ایجاد رانش در جهت مورد نظر باشند.
گزارش شد که هر موتور یک واحد کوچک با مبدل کاتالیزوری صفحه ای است که باعث تجزیه سوخت می شود. یک شیر کنترل برقی در جلوی کاتالیزور وجود داشت. پیشنهاد شد که هر ده موتور به یک مخزن سوخت متصل شوند ، که به نوبه خود به یک سیلندر گاز فشرده متصل شده بود.
اصل موتورها ساده بود. تحت فشار نیتروژن فشرده ، پراکسید هیدروژن قرار بود وارد خطوط لوله شده و به موتورها برسد. به فرمان سیستم کنترل ، شیرهای برقی موتورها باید دریچه ها را باز کرده و دسترسی "سوخت" به کاتالیزورها را فراهم می کردند. پس از آن واکنش تجزیه با انتشار مخلوط بخار و گاز از طریق نازل و تشکیل نیروی رانش دنبال شد.
نازلها به گونه ای قرار گرفتند که با روشن شدن همزمان یا نامتقارن موتورها ، امکان حرکت در جهت دلخواه ، چرخش یا تصحیح موقعیت آنها وجود داشت. به عنوان مثال ، گنجاندن همزمان همه موتورها به سمت عقب امکان حرکت رو به جلو را فراهم کرد و چرخش به دلیل گنجاندن نامتقارن موتورها در طرفهای مختلف انجام شد.
اولین نسخه SMU یک کنترل پنل نسبتاً ساده دریافت کرد که در یک محفظه استوانه ای ساخته شده بود و روی کمربند کمر قرار داشت. در طرف ، در زیر دست راست ، یک اهرم کنترل برای حرکت جلو یا عقب وجود داشت. اهرمی برای کنترل پیچ و خم روی دیوار جلویی قرار داده شد. در بالا اهرم دیگری بود که مسئول کنترل رول بود. علاوه بر این ، سوئیچ هایی برای روشن کردن موتور ، ایستگاه رادیویی و خلبان خودکار ارائه شد. با کمک چنین کنترل هایی ، خلبان می تواند پراکسید هیدروژن را برای موتورهای مورد نیاز تأمین کند و در نتیجه حرکات خود را کنترل کند.
SMU علاوه بر کنترل دستی ، دارای اتوماسیون طراحی شده برای تسهیل کار فضانوردان بود. در صورت لزوم ، او می تواند خلبان خودکار را روشن کند ، که با استفاده از ژیروسکوپ و وسایل الکترونیکی نسبتاً ساده مجبور بود موقعیت جت پک را در فضا کنترل کند و در صورت لزوم آن را تنظیم کند. فرض بر این بود که چنین رژیمی در طول کار طولانی مدت در یک مکان اعمال می شود ، به عنوان مثال ، هنگام سرویس ابزار در سطح بیرونی فضاپیما. در این مورد ، به فضانورد فرصت انجام کارهای مختلف داده شد و اتوماسیون باید بر حفظ موقعیت مورد نظر نظارت کند.
نسخه جت پک SMU ارائه شده به خبرنگاران حدود 160 پوند (حدود 72 کیلوگرم) وزن داشت. هنگام استفاده از ماه ، وزن دستگاه به 25 پوند (11.5 کیلوگرم) کاهش یافت و هنگام کار در مدار زمین ، وزن باید کاملاً رایگان باشد.
طرح جت پک SMU در حین آزمایش. عکس از گزارش
طبق نشریه Popular Science ، نمونه SMU ارائه شده محاسبه شد که به فضانورد اجازه می دهد تا با یک بار سوخت گیری پراکسید هیدروژن تا ارتفاع 304 فوت (304 متر) پرواز کند. به گفته توسعه دهندگان ، رانش موتور برای جابجایی بارهای کافی کافی بود. به عنوان مثال ، امکان جابجایی یک جسم ، به عنوان مثال یک فضاپیما ، با وزن حداکثر 50 تن اعلام شد.در این حالت ، فضانورد مجبور بود سرعت یک پا در ثانیه را توسعه دهد.
چند ماه قبل از نمایش دستگاه SMU به روزنامه نگاران ، در اواسط سال 1962 ، نمونه اولیه به پایگاه نیروی هوایی رایت پترسون (اوهایو) تحویل داده شد ، جایی که قرار بود آزمایش شود. برای انجام کلیه آزمایشات لازم ، متخصصان وزارت دفاع در این پروژه و تجهیزات ویژه مشارکت داشتند. بنابراین ، به عنوان یک سکوی آزمایشی ، هواپیمای ویژه KC-135 Zero G انتخاب شد که برای تحقیق در شرایط بی وزنی کوتاه مدت مورد استفاده قرار گرفت.
اولین پرواز با "جاذبه صفر" در 25 ژوئن 62 انجام شد و طی ماه های بعد دهها آزمایش عملکرد جت پک در جاذبه صفر انجام شد. در این مدت ، امکان ایجاد امکان اساسی استفاده از چنین سیستم هایی در عمل وجود داشت. علاوه بر این ، برخی از ویژگی ها و داده های اولیه پرواز تأیید شد. بنابراین ، رانش موتورها برای پرواز در جو هوا و انجام چند مانور ساده کافی بود.
آزمایش موفقیت آمیز دستگاه SMU منجر به توقف در کار طراحی نشد. در پایان سال 1962 ، توسعه نسخه جدیدی از جت پک برای فضانوردان آغاز شد. در نسخه مدرن شده پروژه ، تغییر طرح دستگاه و همچنین تعدیل تنظیمات دیگر در طرح پیشنهاد شد. با توجه به همه اینها ، قرار بود ویژگی ها ، در درجه اول موجودی "سوخت" و داده های اولیه پرواز بهبود یابد. پس از شروع کار بر روی پروژه به روز شده ، نام جدیدی AMU ظاهر شد ، که به زودی در مورد محصول SMU قبلی اعمال شد ، به همین دلیل ممکن است سردرگمی ایجاد شود.
با توجه به داده های موجود ، AMU مدرن از نظر ظاهری تفاوت چندانی با SMU اصلی ندارد. قسمت بیرونی بدنه تغییر اساسی نکرده است و سیستم اتصال دستگاه به پشت فضانورد یکسان است. در عین حال ، طرح واحدهای داخلی به طور اساسی تغییر کرده است. برد پرواز در سطح 300 متر مناسب ناسا نبود ، به همین دلیل پیشنهاد شد از یک مخزن سوخت جدید استفاده شود. جت پک AMU یک مخزن بزرگ و طولانی پراکسید هیدروژن دریافت کرد که کل قسمت مرکزی بدنه را اشغال کرده بود. حجم مخزن جدید 660 متر مکعب بود. اینچ (10.81 لیتر) تجهیزات دیگری در کناره های این مخزن قرار داده شد.
در میان واحدهای دیگر ، دستگاه جدید یک مخزن برای نیتروژن فشرده یک سیستم جابجایی برای تأمین پراکسید هیدروژن دارد. طبق پروژه ، قرار بود نیتروژن به مخزن سوخت با فشار 3500 psi (238 اتمسفر) وارد شود. با این حال ، در طول آزمایش ها ، فشارهای کمتری استفاده شد: حدود 200 psi (13.6 اتمسفر). نمونه اولیه دستگاه AMU مجهز به موتورهای قدرتهای مختلف بود. بنابراین ، نازل های مسئول حرکت به جلو و عقب دارای سطح رانش 20 پوند هستند که برای بالا و پایین استفاده می شود - 10 پوند.
دستگاه AMU در آینده می تواند سیستم پشتیبانی از زندگی را دریافت کند ، اما حتی در زمان شروع آزمایش ، چنین تجهیزاتی هنوز آماده نشده بود. به همین دلیل ، AMU با تجربه ، مانند مدل قبلی خود ، فقط یک مدل از سیستم مورد نظر با ابعاد و وزن یکسان دریافت کرد. پس از اتمام کلیه کارهای طراحی و آزمایش لازم ، سیستم اکسیژن را می توان بر روی جت پک فضایی نصب کرد.
کمی بعد از پایان مونتاژ ، در اواخر سال 1962 یا اوایل 1963 ، AMU برای آزمایش به پایگاه رایت پترسون فرستاده شد. هواپیمای مجهز KC-135 Zero G دوباره "محل اثبات" چک های او شد. بررسی های مختلف حداقل تا پایان بهار 1963 ادامه داشت.
در اواسط ماه مه 1963 ، نویسندگان پروژه گزارشی از آزمایشات انجام شده تهیه کردند. در آن زمان ، همانطور که در سند ذکر شده است ، بیش از صد پرواز در مسیر سهمی انجام شد ، که طی آن عملیات جت پک ها در جاذبه صفر آزمایش شد. در طول آزمایشات ، با وجود مدت زمان کوتاه پروازها با گرانش صفر ، امکان کنترل هر دو وسیله نقلیه و همچنین بررسی قابلیت های آنها برای حمل و نقل خلبان یا محموله وجود داشت.
کوله پشتی AMU در حین آزمایش. عکس از گزارش
در قسمت پایانی گزارش ، استدلال شد که جت پک AMU در شکل فعلی آن دارای ویژگی های رضایت بخشی است و می تواند برای حل وظایف محوله به کار رود. همچنین اشاره شد که رانش موتور تا 20 پوند برای پرواز کنترل شده در جهت مورد نظر و انجام مانورهای مختلف کافی است. نحوه انتخاب نازل موتورها ، همانطور که در گزارش نوشته شده است ، به دلیل قرار گرفتن در فاصله مساوی از مرکز ثقل سیستم "خلبان + کوله پشتی" ، کنترل عالی روی دستگاه را فراهم می کند.
خلبان خودکار به طور کلی خوب عمل کرد ، اما به پیشرفت و آزمایش های اضافی نیاز داشت. در برخی موارد ، این دستگاه نمی تواند به درستی در تغییر موقعیت کوله پشتی پاسخ دهد. علاوه بر این ، "آموزش" اتوماسیون کنترل برای نادیده گرفتن انحرافات کوچک (تا 10 درجه) دستگاه از موقعیت مشخص شده پیشنهاد شد. این حالت باعث کاهش قابل توجه مصرف پراکسید هیدروژن شد.
فضانوردانی که قرار بود در آینده از محصول AMU استفاده کنند ، باید دوره آموزشی خاصی را پشت سر بگذارند ، که طی آن نه تنها می توانستند بر کنترل تسلط داشته باشند ، بلکه "احساس" دستگاه را نیز یاد می گرفتند. نیاز به این امر با چندین پرواز آزمایشی تحت کنترل خلبان با سطح آموزش ناکافی ثابت شد. در چنین مواردی ، خلبان به آرامی عمل می کرد و از نظر دقت کنترل تفاوت نداشت.
به طور کلی ، نویسندگان گزارش از AMU و نتایج آزمایشات آن بسیار استقبال کردند. توصیه شد به کار بر روی پروژه ادامه دهید ، به بهبود کل ساختار و اجزای جداگانه آن و همچنین توجه به برخی از حالت های پرواز بپردازید. همه این اقدامات باعث شد که بتوان روی ظاهر یک جت پک قابل اجرا برای فضانوردان ، که برای حل همه وظایف محوله کاملاً مناسب است ، حساب کرد.
ناسا و Chance-Vought و تعدادی از سازمان های مرتبط گزارش آزمایش کنندگان را در نظر گرفتند و به کار روی پروژه های امیدوار کننده ادامه دادند. در اواسط دهه ، بر اساس تحولات پروژه SMU / AMU ، دستگاه جدیدی توسعه داده شد که حتی برنامه ریزی شده بود در فضا آزمایش شود.
کارهای بعدی در زمینه جت پک های فضایی با موفقیت انجام شد. در اوایل دهه هشتاد ، اولین MMU ها به فضا فرستاده شدند که به عنوان بخشی از تجهیزات فضاپیمای شاتل فضایی مورد استفاده قرار گرفت. این تجهیزات به طور فعال در ماموریت های مختلف برای حل مشکلات مختلف استفاده می شد. بنابراین ، ایده جت پک ، علیرغم شکست های زیاد ، کاربرد عملی پیدا کرد. درست است ، آنها شروع به استفاده از آن نه در زمین ، بلکه در فضا کردند.
