Dự án máy bay phản lực vũ trụ SMU / AMU có cơ hội được chứng nhận
Jetpack của những năm năm mươi của thế kỷ trước không thể tự hào về hiệu suất cao. Những thiết bị vẫn tiếp tục bay lên không trung có mức tiêu thụ nhiên liệu quá cao, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến thời lượng tối đa có thể của chuyến bay. Ngoài ra, các thiết kế khác nhau có một số vấn đề khác. Theo thời gian, quân đội và các kỹ sư trở nên vỡ mộng với công nghệ như vậy, thứ mà trước đây được coi là đầy hứa hẹn và đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, điều này không dẫn đến việc ngừng hoàn toàn công việc. Vào cuối những năm XNUMX, tổ chức NASA bắt đầu quan tâm đến chủ đề này, tổ chức này dự kiến sẽ áp dụng công nghệ mới trong các chương trình vũ trụ.
Trong tương lai gần, các chuyên gia NASA dự kiến không chỉ đưa một người vào không gian mà còn giải quyết một số vấn đề khác. Đặc biệt, khả năng làm việc trong không gian vũ trụ, bên ngoài con tàu, đã được xem xét. Để giải quyết triệt để các vấn đề trong điều kiện như vậy, cần phải có một bộ máy nhất định, với sự trợ giúp của nó mà phi hành gia có thể tự do di chuyển theo đúng hướng, cơ động, v.v. Vào đầu những năm XNUMX, NASA đã yêu cầu sự hỗ trợ từ lực lượng không quân, lực lượng này cho đến thời điểm này đã quản lý để thực hiện một số chương trình như vậy. Ngoài ra, chị còn thu hút được một số doanh nghiệp vào làm việc. hàng không ngành công nghiệp, được mời phát triển phiên bản máy bay cá nhân của riêng họ cho chương trình vũ trụ. Trong số những người khác, Chance-Vought đã nhận được một lời đề nghị như vậy.
Theo dữ liệu hiện có, ngay cả ở giai đoạn nghiên cứu sơ bộ, các chuyên gia NASA đã đưa ra kết luận liên quan đến hệ số hình thức tối ưu cho công nghệ đầy hứa hẹn. Hóa ra, phương tiện di chuyển cá nhân thuận tiện nhất sẽ là một chiếc cặp với một bộ động cơ phản lực công suất thấp. Chính những thiết bị này đã được các nhà thầu đặt hàng. Cần lưu ý rằng các biến thể khác của bộ máy cũng được xem xét, tuy nhiên, chính chiếc túi đeo trên lưng của phi hành gia đã được công nhận là tối ưu.
Nhìn chung về bộ đồ từ Chance-Vought và bộ máy SMU. Ảnh của tạp chí Khoa học nổi tiếng
Trong vài năm sau đó, Chance-Vote đã tiến hành một loạt nghiên cứu và định hình diện mạo của chiếc xe trong không gian. Dự án nhận được chỉ định SMU (Đơn vị tự điều động - "Thiết bị tự điều động"). Trong giai đoạn sau của quá trình phát triển dự án và trong quá trình thử nghiệm, một chỉ định mới đã được sử dụng. Thiết bị được đổi tên thành AMU (Astronaut Maneuoring Unit - “Thiết bị điều khiển phi hành gia”).
Có thể, các tác giả của dự án SMU đã có ý tưởng về sự phát triển của nhóm Wendell Moore từ Bell Aerosystems, và cũng biết về những phát triển khác trong lĩnh vực này. Thực tế là các gói phản lực của công ty Bell và tàu vũ trụ xuất hiện muộn hơn một chút được cho là có cùng động cơ, mặc dù chúng khác nhau về đặc điểm. Người ta đã đề xuất trang bị cho sản phẩm SMU động cơ phản lực chạy bằng hydrogen peroxide và sử dụng xúc tác phân hủy của nó.
Vào thời điểm này, quá trình phân hủy xúc tác của hydrogen peroxide đã được sử dụng tích cực trong nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm cả một số gói phản lực ban đầu. Bản chất của ý tưởng này là cung cấp "nhiên liệu" cho một chất xúc tác đặc biệt, gây ra sự phân hủy chất đó thành nước và oxy. Hỗn hợp hơi khí tạo thành có nhiệt độ đủ cao và cũng nở ra ở tốc độ cao, cho phép nó được sử dụng làm nguồn năng lượng, kể cả trong động cơ phản lực.
Cần lưu ý rằng sự phân hủy của hydrogen peroxide không phải là nguồn năng lượng kinh tế nhất trong bối cảnh của các gói phản lực. Cần quá nhiều "nhiên liệu" để tạo ra lực đẩy đủ để nâng một người lên không trung. Vì vậy, trong các dự án của công ty Bell, một chiếc bình 20 lít cho phép phi công ở trên không quá 25-30 giây. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng với các chuyến bay trên Trái đất. Trong trường hợp không gian mở hoặc bề mặt Mặt trăng, do trọng lượng của phi hành gia thấp hơn (hoặc không có), nên có thể cung cấp các đặc tính cần thiết của thiết bị mà không tiêu thụ hydro peroxit cao đến mức không thể chấp nhận được.
Trong quá trình dự án, SMU đã phải giải quyết một số vấn đề lớn, tất nhiên, chính trong số đó là loại động cơ phản lực. Ngoài ra, cần phải xác định cách bố trí tối ưu của toàn bộ thiết bị, thành phần của các thiết bị cần thiết và một số đặc điểm khác của công trình. Theo các báo cáo, việc nghiên cứu những vấn đề này cuối cùng đã dẫn đến việc thiết kế bộ đồ không gian ban đầu, được đề xuất sử dụng với sản phẩm SMU / AMU.
Công việc thiết kế cơ bản được hoàn thành vào nửa đầu năm 1962, ngay sau đó Chance-Vought đã sản xuất một mẫu thử nghiệm gói phản lực vũ trụ. Vào mùa thu cùng năm, thiết bị lần đầu tiên được trình làng trước báo giới. Tạp chí Khoa học Phổ thông số ra tháng XNUMX đã lần đầu tiên công bố những hình ảnh về hệ thống được đề xuất. Ngoài ra, bài báo của tạp chí này đã cung cấp một sơ đồ bố cục và một số đặc điểm chính.
Một trong những bức ảnh được tạp chí Popular Science công bố cho thấy một phi hành gia trong bộ đồ không gian mới, mặt sau là bộ máy SMU. Bộ đồ vũ trụ được đề xuất có một chiếc mũ bảo hiểm hình cầu với tấm chắn mặt hạ xuống và phần dưới được phát triển, với nhiệm vụ tựa trên vai của phi hành gia. Ngoài ra còn có một số đầu nối để kết nối bộ đồ với hệ thống jetpack. Bộ đồ từ Chance-Vought khác biệt đáng kể so với các sản phẩm hiện đại cho mục đích này. Nó được làm nhẹ nhất có thể và dường như không được trang bị một bộ thiết bị bảo vệ cần thiết để đáp ứng các yêu cầu hiện tại.
Bản thân chiếc satchel là một khối hình chữ nhật với thành lõm phía trước và một bộ phương tiện để gắn nó vào lưng phi hành gia. Vì vậy, trên đầu bức tường phía trước có hai cái "móc" đặc trưng để chiếc túi dựa vào vai của phi hành gia. Ở phần giữa có một đai thắt lưng, trên đó có một bảng điều khiển hình trụ với một số đòn bẩy. Một số dây cáp và ống dẫn linh hoạt cũng được cung cấp để kết nối chiếc túi với bộ đồ.
Nhu cầu đảm bảo hoạt động lâu dài bên ngoài tàu vũ trụ, cũng như sự không hoàn hảo của các công nghệ thời đó, đã ảnh hưởng đến việc bố trí bộ máy. Ở trên cùng của sản phẩm SMU là một khối lớn của hệ thống oxy vòng kín. Thiết bị này được thiết kế để cung cấp hỗn hợp thở vào mũ bảo hiểm của phi hành gia, sau đó bơm khí thở ra và loại bỏ carbon dioxide. Không giống như ống thở trên tàu hoặc bình khí nén, hệ thống hấp thụ carbon dioxide không làm giảm khả năng điều động của phi hành gia và cho phép anh ta ở ngoài không gian trong một thời gian dài.
SMU không có bảng điều khiển phía sau. Ảnh của tạp chí Khoa học nổi tiếng
Theo báo cáo, trong cuộc biểu tình với các nhà báo, SMU không được trang bị hệ thống hỗ trợ cuộc sống làm việc. Thiết bị này vẫn chưa sẵn sàng hoạt động và cần được kiểm tra thêm, đó là lý do tại sao nó được thay thế trên một nguyên mẫu bằng một thiết bị mô phỏng có trọng lượng và kích thước tương tự. Chính ở cấu hình này, thiết bị đã tham gia vào những bài kiểm tra đầu tiên. Hơn nữa, công việc theo hướng này đã bị trì hoãn nghiêm trọng, đó là lý do tại sao ngay cả một nguyên mẫu sau đó, được chế tạo vào cuối năm 1962, đã được thử nghiệm mà không có hệ thống oxy và chỉ được trang bị bộ mô phỏng của nó.
Phía dưới bên trái của thân tàu (so với phi công) được chuyển sang vị trí đặt bình chứa hydrogen peroxide. Bên phải của nó là một tập hợp các thiết bị khác cho các mục đích khác nhau. Ở trên cùng của ngăn dưới bên phải là một đài phát thanh cung cấp liên lạc bằng giọng nói hai chiều, pin và nguồn cung cấp điện cho thiết bị được lắp đặt bên dưới nó, cũng như một xi lanh nén nitơ của hệ thống cung cấp nhiên liệu và bộ điều chỉnh khí.
Bốn động cơ thu nhỏ với vòi phun riêng (hai vòi mỗi bên) được cung cấp trên các mặt bên của bề mặt trên của gói phản lực. Các động cơ tương tự ở bề mặt dưới của thân tàu. Ngoài ra, hai động cơ có bố cục tương tự được đặt ở trung tâm của bề mặt bên dưới. Tổng cộng, có 10 động cơ thải khí phản ứng. Các vòi phun của tất cả các động cơ đều quay và nghiêng về các phía khác nhau và phải có nhiệm vụ tạo ra lực đẩy theo đúng hướng.
Mỗi động cơ, theo thông tin có sẵn, là một khối nhỏ với chất xúc tác dạng tấm có tác dụng phân hủy nhiên liệu. Trước khi có chất xúc tác đã có một van điều khiển bằng điện từ. Tất cả mười động cơ được đề xuất được kết nối với một bình nhiên liệu, lần lượt, nó được kết nối với một xi lanh khí nén.
Nguyên tắc hoạt động của động cơ rất đơn giản. Dưới áp suất của nitơ nén, hydrogen peroxide phải đi vào các đường ống và đến các động cơ. Theo lệnh của hệ thống điều khiển, các van điện từ của động cơ được cho là sẽ mở các van và cung cấp khả năng tiếp cận "nhiên liệu" tới các chất xúc tác. Tiếp theo là phản ứng phân hủy với sự phun hỗn hợp khí-hơi qua vòi phun và hình thành lực đẩy.
Các vòi phun được đặt theo cách mà bằng cách bật đồng bộ hoặc không đối xứng của các động cơ, nó có thể di chuyển theo đúng hướng, rẽ hoặc điều chỉnh vị trí của chúng. Ví dụ, sự kích hoạt đồng thời của tất cả các động cơ hướng về phía sau làm cho nó có thể tiến về phía trước, và chuyển hướng được thực hiện do sự kích hoạt không đối xứng của các động cơ của các phía khác nhau.
Phiên bản đầu tiên của thiết bị SMU nhận được một bảng điều khiển tương đối đơn giản, được làm trong một hộp hình trụ và nằm trên đai thắt lưng. Bên hông, dưới tay phải có cần điều khiển tiến hoặc lùi. Một đòn bẩy để điều khiển độ cao và ngáp được đặt trên bức tường phía trước. Trên cùng là một đòn bẩy khác chịu trách nhiệm điều khiển cuộn. Ngoài ra, các công tắc bật tắt đã được cung cấp để bật động cơ, đài radio và chế độ lái tự động. Với sự trợ giúp của các điều khiển như vậy, phi công có thể cung cấp hydrogen peroxide cho các động cơ mong muốn và do đó điều khiển chuyển động của mình.
Ngoài việc điều khiển bằng tay, SMU còn được thiết kế tự động hóa để tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của phi hành gia. Nếu cần, anh ta có thể bật chế độ lái tự động, sử dụng con quay hồi chuyển và thiết bị điện tử tương đối đơn giản, được cho là theo dõi vị trí của bộ phản lực trong không gian, điều chỉnh nó nếu cần. Người ta cho rằng chế độ như vậy sẽ được sử dụng trong quá trình làm việc lâu dài ở một nơi, ví dụ, khi bảo dưỡng các thiết bị trên bề mặt ngoài của tàu vũ trụ. Trong trường hợp này, phi hành gia có cơ hội thực hiện nhiều công việc khác nhau và việc duy trì vị trí mong muốn phải được giám sát bằng tự động hóa.
Phiên bản của gói phản lực SMU được giới thiệu với các nhà báo nặng khoảng 160 pound (khoảng 72 kg). Khi được sử dụng trên Mặt trăng, trọng lượng của bộ máy giảm xuống còn 25 pound (11,5 kg), và khi hoạt động trên quỹ đạo Trái đất, trọng lượng phải hoàn toàn không có.
Mô hình gói phản lực SMU trong quá trình thử nghiệm. Ảnh từ báo cáo
Theo một ấn phẩm Khoa học phổ biến, nguyên mẫu SMU được đệ trình đã được tính toán để cho phép một phi hành gia bay tới độ cao 1000 mét (304 m) trên một bình chứa hydrogen peroxide. Theo các nhà phát triển, lực đẩy của động cơ đủ để di chuyển tải trọng đủ lớn. Ví dụ, người ta tuyên bố có thể di chuyển một vật thể, chẳng hạn như tàu vũ trụ, nặng tới 50 tấn, trong trường hợp này, phi hành gia phải phát triển tốc độ khoảng một foot / giây.
Vài tháng trước khi trình diễn bộ máy SMU với các nhà báo, vào giữa năm 1962, một nguyên mẫu đã được chuyển đến Căn cứ Không quân Wright-Patterson (Ohio), nơi nó sẽ được thử nghiệm. Để thực hiện tất cả các thử nghiệm cần thiết, các chuyên gia từ Bộ Quốc phòng, cũng như các thiết bị đặc biệt, đã tham gia vào dự án. Do đó, một chiếc máy bay KC-135 Zero G đặc biệt, vốn được sử dụng để nghiên cứu phi trọng lượng trong thời gian ngắn, đã được chọn làm bệ thử nghiệm.
Chuyến bay đầu tiên với "không trọng lực" diễn ra vào ngày 25 tháng 62 năm XNUMX, và trong những tháng tiếp theo, hàng chục cuộc thử nghiệm về hoạt động của bộ phản lực trong điều kiện không trọng lực đã được thực hiện. Trong thời gian này, có thể thiết lập khả năng cơ bản của việc sử dụng các hệ thống như vậy trong thực tế. Ngoài ra, một số đặc điểm và dữ liệu chuyến bay cơ bản đã được xác nhận. Vì vậy, lực đẩy của động cơ đủ để bay trong bầu khí quyển và thực hiện một số thao tác đơn giản.
Việc thử nghiệm thành công SMU không dẫn đến việc dừng công việc thiết kế. Vào cuối năm 1962, việc phát triển phiên bản cập nhật của jetpack dành cho các phi hành gia bắt đầu. Trong phiên bản hiện đại hóa của dự án, người ta đã đề xuất thay đổi cách bố trí bộ máy, cũng như thực hiện một số điều chỉnh khác về thiết kế. Do tất cả những điều này, nó được cho là phải cải thiện hiệu suất, chủ yếu là cung cấp "nhiên liệu" và dữ liệu chuyến bay cơ bản. Sau khi bắt đầu làm việc với dự án được cập nhật, một cái tên mới AMU đã xuất hiện, tên này sớm bắt đầu được áp dụng cho sản phẩm SMU trước đó, đó là lý do tại sao một số nhầm lẫn có thể xảy ra.
Theo báo cáo, AMU nâng cấp trông không khác nhiều so với SMU cơ sở. Bên ngoài thân tàu không có những thay đổi lớn, và hệ thống gắn bộ máy trên lưng phi hành gia vẫn được giữ nguyên. Đồng thời, cách bố trí của các đơn vị bên trong đã thay đổi đáng kể. Phạm vi bay ở độ cao 300 m không phù hợp với NASA, đó là lý do tại sao nó được đề xuất sử dụng một thùng nhiên liệu mới. Gói phản lực AMU nhận được một thùng chứa hydrogen peroxide lớn có chiều dài lớn, chiếm toàn bộ phần trung tâm của thân tàu. Thể tích của bể mới là 660 mét khối. inch (10,81 L). Các thiết bị khác được đặt trên các thành của xe tăng này.
Trong số các đơn vị khác trong thiết bị mới, một bình chứa nitơ nén của hệ thống thay thế để cung cấp hydrogen peroxide đã được bảo tồn. Theo dự án, nitơ sẽ được cung cấp cho bình nhiên liệu ở áp suất 3500 psi (238 atm). Tuy nhiên, trong các thử nghiệm, áp suất thấp hơn đã được sử dụng: khoảng 200 psi (13,6 atm). Nguyên mẫu của bộ máy AMU được trang bị các động cơ có công suất khác nhau. Vì vậy, các vòi phun chịu trách nhiệm di chuyển về phía trước và phía sau đã phát triển một lực đẩy 20 pound, được sử dụng để di chuyển lên và xuống - 10 pound.
Trong tương lai, thiết bị AMU có thể nhận được hệ thống hỗ trợ sự sống, nhưng ngay cả vào thời điểm các cuộc thử nghiệm bắt đầu, thiết bị đó vẫn chưa sẵn sàng. Do đó, AMU có kinh nghiệm, giống như người tiền nhiệm của nó, chỉ nhận được một bản mô phỏng của hệ thống mong muốn với kích thước và trọng lượng tương tự. Sau khi hoàn thành tất cả các công việc thiết kế và thử nghiệm cần thiết, hệ thống oxy có thể được lắp đặt trên tàu phản lực vũ trụ.
Ngay sau khi việc lắp ráp hoàn thành, vào cuối năm 1962 hoặc đầu năm 1963, AMU đã được gửi đến căn cứ Wright-Patterson để thử nghiệm. Máy bay KC-135 Zero G được trang bị đặc biệt một lần nữa trở thành “bãi thử” cho các cuộc kiểm tra của nó. Nhiều cuộc kiểm tra khác nhau được tiếp tục ít nhất cho đến cuối mùa xuân năm 1963.
Vào giữa tháng 1963 năm XNUMX, các tác giả của dự án đã chuẩn bị một báo cáo thử nghiệm. Vào thời điểm này, như đã nêu trong tài liệu, hơn một trăm chuyến bay dọc theo quỹ đạo parabol đã được thực hiện, trong đó công việc của các gói phản lực đã được thử nghiệm trong điều kiện không trọng lực. Trong các cuộc thử nghiệm, mặc dù thời gian bay ngắn của các chuyến bay không trọng lực, người ta vẫn có thể thành thạo việc điều khiển cả hai thiết bị, cũng như kiểm tra khả năng vận chuyển phi công hoặc hàng hóa của chúng.
Một chiếc ba lô của AMU trong quá trình thử nghiệm. Ảnh từ báo cáo
Trong phần cuối cùng của báo cáo, người ta nói rằng gói phản lực AMU ở dạng hiện tại có các đặc điểm phù hợp và có thể được sử dụng để giải quyết các nhiệm vụ được giao. Người ta cũng lưu ý rằng lực đẩy của động cơ lên tới 20 pound là đủ để bay được điều khiển theo đúng hướng và thực hiện các thao tác khác nhau. Vị trí được chọn của các vòi phun động cơ, như đã viết trong báo cáo, đã cung cấp khả năng kiểm soát tuyệt vời đối với thiết bị do việc đặt hệ thống ống dẫn + giá đỡ ở khoảng cách bằng nhau so với trọng tâm.
Tính năng lái tự động nói chung đã thể hiện tốt, nhưng cần cải tiến và thử nghiệm bổ sung. Trong một số tình huống, thiết bị này không thể phản hồi chính xác với sự thay đổi vị trí của bao da. Ngoài ra, người ta đề xuất “dạy” tự động hóa điều khiển để bỏ qua những sai lệch nhỏ (lên đến 10 °) của thiết bị so với vị trí đã định. Chế độ này giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ hydrogen peroxide.
Các phi hành gia muốn sử dụng sản phẩm AMU trong tương lai phải trải qua một khóa đào tạo đặc biệt, trong đó họ không chỉ có thể thành thạo cách điều khiển mà còn học cách “cảm nhận” thiết bị. Sự cần thiết của điều này đã được chứng minh bằng một số chuyến bay thử nghiệm dưới sự điều khiển của một phi công không đủ trình độ đào tạo. Trong những trường hợp như vậy, phi công hành động chậm và không khác biệt về độ chính xác của việc điều khiển.
Nhìn chung, các tác giả của báo cáo đánh giá cao cả bản thân thiết bị AMU và kết quả các bài kiểm tra của nó. Chúng tôi khuyến nghị tiếp tục thực hiện dự án, tiếp tục cải thiện toàn bộ cấu trúc và các bộ phận riêng lẻ của nó, và cũng cần chú ý đến một số phương thức bay. Tất cả những biện pháp này đều có thể tin tưởng vào sự xuất hiện của một bộ phản lực có thể hoạt động được dành cho các phi hành gia, hoàn toàn phù hợp để giải quyết mọi nhiệm vụ được giao.
NASA và Chance-Vought, cũng như một số tổ chức liên quan, đã tính đến báo cáo của những người thử nghiệm và tiếp tục làm việc với các dự án đầy hứa hẹn. Vào giữa thập kỷ này, dựa trên những phát triển của dự án SMU / AMU, một bộ máy mới đã được phát triển, thậm chí còn được lên kế hoạch thử nghiệm trong không gian vũ trụ.
Công việc tiếp theo trong lĩnh vực máy bay phản lực vũ trụ đã đạt được thành công. Vào đầu những năm tám mươi, các MMU đầu tiên được gửi vào không gian, được sử dụng như một phần của thiết bị của tàu vũ trụ Space Shuttle. Thiết bị này đã được sử dụng tích cực trong các nhiệm vụ khác nhau để giải quyết các vấn đề khác nhau. Vì vậy, ý tưởng về một chiếc jetpack mặc dù gặp rất nhiều thất bại nhưng đã được ứng dụng vào thực tế. Đúng vậy, họ bắt đầu sử dụng nó không phải trên Trái đất, mà là trong không gian.
Theo các tài liệu:
http://theverge.com/
http://dtic.mil/
http://flyingcarsandfoodpills.com/
Gói phản lực biến phi hành gia thành tàu vũ trụ của con người. Khoa học Phổ Thông. 1962, số 11
Letho S. The Great American Jet Pack: Nhiệm vụ cho thiết bị nâng cá nhân tối ưu. Chicago Review Press, 2013
Báo cáo kiểm tra SMU / AMU:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/403729.pdf
Trong tương lai gần, các chuyên gia NASA dự kiến không chỉ đưa một người vào không gian mà còn giải quyết một số vấn đề khác. Đặc biệt, khả năng làm việc trong không gian vũ trụ, bên ngoài con tàu, đã được xem xét. Để giải quyết triệt để các vấn đề trong điều kiện như vậy, cần phải có một bộ máy nhất định, với sự trợ giúp của nó mà phi hành gia có thể tự do di chuyển theo đúng hướng, cơ động, v.v. Vào đầu những năm XNUMX, NASA đã yêu cầu sự hỗ trợ từ lực lượng không quân, lực lượng này cho đến thời điểm này đã quản lý để thực hiện một số chương trình như vậy. Ngoài ra, chị còn thu hút được một số doanh nghiệp vào làm việc. hàng không ngành công nghiệp, được mời phát triển phiên bản máy bay cá nhân của riêng họ cho chương trình vũ trụ. Trong số những người khác, Chance-Vought đã nhận được một lời đề nghị như vậy.
Theo dữ liệu hiện có, ngay cả ở giai đoạn nghiên cứu sơ bộ, các chuyên gia NASA đã đưa ra kết luận liên quan đến hệ số hình thức tối ưu cho công nghệ đầy hứa hẹn. Hóa ra, phương tiện di chuyển cá nhân thuận tiện nhất sẽ là một chiếc cặp với một bộ động cơ phản lực công suất thấp. Chính những thiết bị này đã được các nhà thầu đặt hàng. Cần lưu ý rằng các biến thể khác của bộ máy cũng được xem xét, tuy nhiên, chính chiếc túi đeo trên lưng của phi hành gia đã được công nhận là tối ưu.
Nhìn chung về bộ đồ từ Chance-Vought và bộ máy SMU. Ảnh của tạp chí Khoa học nổi tiếng
Trong vài năm sau đó, Chance-Vote đã tiến hành một loạt nghiên cứu và định hình diện mạo của chiếc xe trong không gian. Dự án nhận được chỉ định SMU (Đơn vị tự điều động - "Thiết bị tự điều động"). Trong giai đoạn sau của quá trình phát triển dự án và trong quá trình thử nghiệm, một chỉ định mới đã được sử dụng. Thiết bị được đổi tên thành AMU (Astronaut Maneuoring Unit - “Thiết bị điều khiển phi hành gia”).
Có thể, các tác giả của dự án SMU đã có ý tưởng về sự phát triển của nhóm Wendell Moore từ Bell Aerosystems, và cũng biết về những phát triển khác trong lĩnh vực này. Thực tế là các gói phản lực của công ty Bell và tàu vũ trụ xuất hiện muộn hơn một chút được cho là có cùng động cơ, mặc dù chúng khác nhau về đặc điểm. Người ta đã đề xuất trang bị cho sản phẩm SMU động cơ phản lực chạy bằng hydrogen peroxide và sử dụng xúc tác phân hủy của nó.
Vào thời điểm này, quá trình phân hủy xúc tác của hydrogen peroxide đã được sử dụng tích cực trong nhiều kỹ thuật khác nhau, bao gồm cả một số gói phản lực ban đầu. Bản chất của ý tưởng này là cung cấp "nhiên liệu" cho một chất xúc tác đặc biệt, gây ra sự phân hủy chất đó thành nước và oxy. Hỗn hợp hơi khí tạo thành có nhiệt độ đủ cao và cũng nở ra ở tốc độ cao, cho phép nó được sử dụng làm nguồn năng lượng, kể cả trong động cơ phản lực.
Cần lưu ý rằng sự phân hủy của hydrogen peroxide không phải là nguồn năng lượng kinh tế nhất trong bối cảnh của các gói phản lực. Cần quá nhiều "nhiên liệu" để tạo ra lực đẩy đủ để nâng một người lên không trung. Vì vậy, trong các dự án của công ty Bell, một chiếc bình 20 lít cho phép phi công ở trên không quá 25-30 giây. Tuy nhiên, điều này chỉ đúng với các chuyến bay trên Trái đất. Trong trường hợp không gian mở hoặc bề mặt Mặt trăng, do trọng lượng của phi hành gia thấp hơn (hoặc không có), nên có thể cung cấp các đặc tính cần thiết của thiết bị mà không tiêu thụ hydro peroxit cao đến mức không thể chấp nhận được.
Trong quá trình dự án, SMU đã phải giải quyết một số vấn đề lớn, tất nhiên, chính trong số đó là loại động cơ phản lực. Ngoài ra, cần phải xác định cách bố trí tối ưu của toàn bộ thiết bị, thành phần của các thiết bị cần thiết và một số đặc điểm khác của công trình. Theo các báo cáo, việc nghiên cứu những vấn đề này cuối cùng đã dẫn đến việc thiết kế bộ đồ không gian ban đầu, được đề xuất sử dụng với sản phẩm SMU / AMU.
Công việc thiết kế cơ bản được hoàn thành vào nửa đầu năm 1962, ngay sau đó Chance-Vought đã sản xuất một mẫu thử nghiệm gói phản lực vũ trụ. Vào mùa thu cùng năm, thiết bị lần đầu tiên được trình làng trước báo giới. Tạp chí Khoa học Phổ thông số ra tháng XNUMX đã lần đầu tiên công bố những hình ảnh về hệ thống được đề xuất. Ngoài ra, bài báo của tạp chí này đã cung cấp một sơ đồ bố cục và một số đặc điểm chính.
Một trong những bức ảnh được tạp chí Popular Science công bố cho thấy một phi hành gia trong bộ đồ không gian mới, mặt sau là bộ máy SMU. Bộ đồ vũ trụ được đề xuất có một chiếc mũ bảo hiểm hình cầu với tấm chắn mặt hạ xuống và phần dưới được phát triển, với nhiệm vụ tựa trên vai của phi hành gia. Ngoài ra còn có một số đầu nối để kết nối bộ đồ với hệ thống jetpack. Bộ đồ từ Chance-Vought khác biệt đáng kể so với các sản phẩm hiện đại cho mục đích này. Nó được làm nhẹ nhất có thể và dường như không được trang bị một bộ thiết bị bảo vệ cần thiết để đáp ứng các yêu cầu hiện tại.
Bản thân chiếc satchel là một khối hình chữ nhật với thành lõm phía trước và một bộ phương tiện để gắn nó vào lưng phi hành gia. Vì vậy, trên đầu bức tường phía trước có hai cái "móc" đặc trưng để chiếc túi dựa vào vai của phi hành gia. Ở phần giữa có một đai thắt lưng, trên đó có một bảng điều khiển hình trụ với một số đòn bẩy. Một số dây cáp và ống dẫn linh hoạt cũng được cung cấp để kết nối chiếc túi với bộ đồ.
Nhu cầu đảm bảo hoạt động lâu dài bên ngoài tàu vũ trụ, cũng như sự không hoàn hảo của các công nghệ thời đó, đã ảnh hưởng đến việc bố trí bộ máy. Ở trên cùng của sản phẩm SMU là một khối lớn của hệ thống oxy vòng kín. Thiết bị này được thiết kế để cung cấp hỗn hợp thở vào mũ bảo hiểm của phi hành gia, sau đó bơm khí thở ra và loại bỏ carbon dioxide. Không giống như ống thở trên tàu hoặc bình khí nén, hệ thống hấp thụ carbon dioxide không làm giảm khả năng điều động của phi hành gia và cho phép anh ta ở ngoài không gian trong một thời gian dài.
SMU không có bảng điều khiển phía sau. Ảnh của tạp chí Khoa học nổi tiếng
Theo báo cáo, trong cuộc biểu tình với các nhà báo, SMU không được trang bị hệ thống hỗ trợ cuộc sống làm việc. Thiết bị này vẫn chưa sẵn sàng hoạt động và cần được kiểm tra thêm, đó là lý do tại sao nó được thay thế trên một nguyên mẫu bằng một thiết bị mô phỏng có trọng lượng và kích thước tương tự. Chính ở cấu hình này, thiết bị đã tham gia vào những bài kiểm tra đầu tiên. Hơn nữa, công việc theo hướng này đã bị trì hoãn nghiêm trọng, đó là lý do tại sao ngay cả một nguyên mẫu sau đó, được chế tạo vào cuối năm 1962, đã được thử nghiệm mà không có hệ thống oxy và chỉ được trang bị bộ mô phỏng của nó.
Phía dưới bên trái của thân tàu (so với phi công) được chuyển sang vị trí đặt bình chứa hydrogen peroxide. Bên phải của nó là một tập hợp các thiết bị khác cho các mục đích khác nhau. Ở trên cùng của ngăn dưới bên phải là một đài phát thanh cung cấp liên lạc bằng giọng nói hai chiều, pin và nguồn cung cấp điện cho thiết bị được lắp đặt bên dưới nó, cũng như một xi lanh nén nitơ của hệ thống cung cấp nhiên liệu và bộ điều chỉnh khí.
Bốn động cơ thu nhỏ với vòi phun riêng (hai vòi mỗi bên) được cung cấp trên các mặt bên của bề mặt trên của gói phản lực. Các động cơ tương tự ở bề mặt dưới của thân tàu. Ngoài ra, hai động cơ có bố cục tương tự được đặt ở trung tâm của bề mặt bên dưới. Tổng cộng, có 10 động cơ thải khí phản ứng. Các vòi phun của tất cả các động cơ đều quay và nghiêng về các phía khác nhau và phải có nhiệm vụ tạo ra lực đẩy theo đúng hướng.
Mỗi động cơ, theo thông tin có sẵn, là một khối nhỏ với chất xúc tác dạng tấm có tác dụng phân hủy nhiên liệu. Trước khi có chất xúc tác đã có một van điều khiển bằng điện từ. Tất cả mười động cơ được đề xuất được kết nối với một bình nhiên liệu, lần lượt, nó được kết nối với một xi lanh khí nén.
Nguyên tắc hoạt động của động cơ rất đơn giản. Dưới áp suất của nitơ nén, hydrogen peroxide phải đi vào các đường ống và đến các động cơ. Theo lệnh của hệ thống điều khiển, các van điện từ của động cơ được cho là sẽ mở các van và cung cấp khả năng tiếp cận "nhiên liệu" tới các chất xúc tác. Tiếp theo là phản ứng phân hủy với sự phun hỗn hợp khí-hơi qua vòi phun và hình thành lực đẩy.
Các vòi phun được đặt theo cách mà bằng cách bật đồng bộ hoặc không đối xứng của các động cơ, nó có thể di chuyển theo đúng hướng, rẽ hoặc điều chỉnh vị trí của chúng. Ví dụ, sự kích hoạt đồng thời của tất cả các động cơ hướng về phía sau làm cho nó có thể tiến về phía trước, và chuyển hướng được thực hiện do sự kích hoạt không đối xứng của các động cơ của các phía khác nhau.
Phiên bản đầu tiên của thiết bị SMU nhận được một bảng điều khiển tương đối đơn giản, được làm trong một hộp hình trụ và nằm trên đai thắt lưng. Bên hông, dưới tay phải có cần điều khiển tiến hoặc lùi. Một đòn bẩy để điều khiển độ cao và ngáp được đặt trên bức tường phía trước. Trên cùng là một đòn bẩy khác chịu trách nhiệm điều khiển cuộn. Ngoài ra, các công tắc bật tắt đã được cung cấp để bật động cơ, đài radio và chế độ lái tự động. Với sự trợ giúp của các điều khiển như vậy, phi công có thể cung cấp hydrogen peroxide cho các động cơ mong muốn và do đó điều khiển chuyển động của mình.
Ngoài việc điều khiển bằng tay, SMU còn được thiết kế tự động hóa để tạo điều kiện thuận lợi cho công việc của phi hành gia. Nếu cần, anh ta có thể bật chế độ lái tự động, sử dụng con quay hồi chuyển và thiết bị điện tử tương đối đơn giản, được cho là theo dõi vị trí của bộ phản lực trong không gian, điều chỉnh nó nếu cần. Người ta cho rằng chế độ như vậy sẽ được sử dụng trong quá trình làm việc lâu dài ở một nơi, ví dụ, khi bảo dưỡng các thiết bị trên bề mặt ngoài của tàu vũ trụ. Trong trường hợp này, phi hành gia có cơ hội thực hiện nhiều công việc khác nhau và việc duy trì vị trí mong muốn phải được giám sát bằng tự động hóa.
Phiên bản của gói phản lực SMU được giới thiệu với các nhà báo nặng khoảng 160 pound (khoảng 72 kg). Khi được sử dụng trên Mặt trăng, trọng lượng của bộ máy giảm xuống còn 25 pound (11,5 kg), và khi hoạt động trên quỹ đạo Trái đất, trọng lượng phải hoàn toàn không có.
Mô hình gói phản lực SMU trong quá trình thử nghiệm. Ảnh từ báo cáo
Theo một ấn phẩm Khoa học phổ biến, nguyên mẫu SMU được đệ trình đã được tính toán để cho phép một phi hành gia bay tới độ cao 1000 mét (304 m) trên một bình chứa hydrogen peroxide. Theo các nhà phát triển, lực đẩy của động cơ đủ để di chuyển tải trọng đủ lớn. Ví dụ, người ta tuyên bố có thể di chuyển một vật thể, chẳng hạn như tàu vũ trụ, nặng tới 50 tấn, trong trường hợp này, phi hành gia phải phát triển tốc độ khoảng một foot / giây.
Vài tháng trước khi trình diễn bộ máy SMU với các nhà báo, vào giữa năm 1962, một nguyên mẫu đã được chuyển đến Căn cứ Không quân Wright-Patterson (Ohio), nơi nó sẽ được thử nghiệm. Để thực hiện tất cả các thử nghiệm cần thiết, các chuyên gia từ Bộ Quốc phòng, cũng như các thiết bị đặc biệt, đã tham gia vào dự án. Do đó, một chiếc máy bay KC-135 Zero G đặc biệt, vốn được sử dụng để nghiên cứu phi trọng lượng trong thời gian ngắn, đã được chọn làm bệ thử nghiệm.
Chuyến bay đầu tiên với "không trọng lực" diễn ra vào ngày 25 tháng 62 năm XNUMX, và trong những tháng tiếp theo, hàng chục cuộc thử nghiệm về hoạt động của bộ phản lực trong điều kiện không trọng lực đã được thực hiện. Trong thời gian này, có thể thiết lập khả năng cơ bản của việc sử dụng các hệ thống như vậy trong thực tế. Ngoài ra, một số đặc điểm và dữ liệu chuyến bay cơ bản đã được xác nhận. Vì vậy, lực đẩy của động cơ đủ để bay trong bầu khí quyển và thực hiện một số thao tác đơn giản.
Việc thử nghiệm thành công SMU không dẫn đến việc dừng công việc thiết kế. Vào cuối năm 1962, việc phát triển phiên bản cập nhật của jetpack dành cho các phi hành gia bắt đầu. Trong phiên bản hiện đại hóa của dự án, người ta đã đề xuất thay đổi cách bố trí bộ máy, cũng như thực hiện một số điều chỉnh khác về thiết kế. Do tất cả những điều này, nó được cho là phải cải thiện hiệu suất, chủ yếu là cung cấp "nhiên liệu" và dữ liệu chuyến bay cơ bản. Sau khi bắt đầu làm việc với dự án được cập nhật, một cái tên mới AMU đã xuất hiện, tên này sớm bắt đầu được áp dụng cho sản phẩm SMU trước đó, đó là lý do tại sao một số nhầm lẫn có thể xảy ra.
Theo báo cáo, AMU nâng cấp trông không khác nhiều so với SMU cơ sở. Bên ngoài thân tàu không có những thay đổi lớn, và hệ thống gắn bộ máy trên lưng phi hành gia vẫn được giữ nguyên. Đồng thời, cách bố trí của các đơn vị bên trong đã thay đổi đáng kể. Phạm vi bay ở độ cao 300 m không phù hợp với NASA, đó là lý do tại sao nó được đề xuất sử dụng một thùng nhiên liệu mới. Gói phản lực AMU nhận được một thùng chứa hydrogen peroxide lớn có chiều dài lớn, chiếm toàn bộ phần trung tâm của thân tàu. Thể tích của bể mới là 660 mét khối. inch (10,81 L). Các thiết bị khác được đặt trên các thành của xe tăng này.
Trong số các đơn vị khác trong thiết bị mới, một bình chứa nitơ nén của hệ thống thay thế để cung cấp hydrogen peroxide đã được bảo tồn. Theo dự án, nitơ sẽ được cung cấp cho bình nhiên liệu ở áp suất 3500 psi (238 atm). Tuy nhiên, trong các thử nghiệm, áp suất thấp hơn đã được sử dụng: khoảng 200 psi (13,6 atm). Nguyên mẫu của bộ máy AMU được trang bị các động cơ có công suất khác nhau. Vì vậy, các vòi phun chịu trách nhiệm di chuyển về phía trước và phía sau đã phát triển một lực đẩy 20 pound, được sử dụng để di chuyển lên và xuống - 10 pound.
Trong tương lai, thiết bị AMU có thể nhận được hệ thống hỗ trợ sự sống, nhưng ngay cả vào thời điểm các cuộc thử nghiệm bắt đầu, thiết bị đó vẫn chưa sẵn sàng. Do đó, AMU có kinh nghiệm, giống như người tiền nhiệm của nó, chỉ nhận được một bản mô phỏng của hệ thống mong muốn với kích thước và trọng lượng tương tự. Sau khi hoàn thành tất cả các công việc thiết kế và thử nghiệm cần thiết, hệ thống oxy có thể được lắp đặt trên tàu phản lực vũ trụ.
Ngay sau khi việc lắp ráp hoàn thành, vào cuối năm 1962 hoặc đầu năm 1963, AMU đã được gửi đến căn cứ Wright-Patterson để thử nghiệm. Máy bay KC-135 Zero G được trang bị đặc biệt một lần nữa trở thành “bãi thử” cho các cuộc kiểm tra của nó. Nhiều cuộc kiểm tra khác nhau được tiếp tục ít nhất cho đến cuối mùa xuân năm 1963.
Vào giữa tháng 1963 năm XNUMX, các tác giả của dự án đã chuẩn bị một báo cáo thử nghiệm. Vào thời điểm này, như đã nêu trong tài liệu, hơn một trăm chuyến bay dọc theo quỹ đạo parabol đã được thực hiện, trong đó công việc của các gói phản lực đã được thử nghiệm trong điều kiện không trọng lực. Trong các cuộc thử nghiệm, mặc dù thời gian bay ngắn của các chuyến bay không trọng lực, người ta vẫn có thể thành thạo việc điều khiển cả hai thiết bị, cũng như kiểm tra khả năng vận chuyển phi công hoặc hàng hóa của chúng.
Một chiếc ba lô của AMU trong quá trình thử nghiệm. Ảnh từ báo cáo
Trong phần cuối cùng của báo cáo, người ta nói rằng gói phản lực AMU ở dạng hiện tại có các đặc điểm phù hợp và có thể được sử dụng để giải quyết các nhiệm vụ được giao. Người ta cũng lưu ý rằng lực đẩy của động cơ lên tới 20 pound là đủ để bay được điều khiển theo đúng hướng và thực hiện các thao tác khác nhau. Vị trí được chọn của các vòi phun động cơ, như đã viết trong báo cáo, đã cung cấp khả năng kiểm soát tuyệt vời đối với thiết bị do việc đặt hệ thống ống dẫn + giá đỡ ở khoảng cách bằng nhau so với trọng tâm.
Tính năng lái tự động nói chung đã thể hiện tốt, nhưng cần cải tiến và thử nghiệm bổ sung. Trong một số tình huống, thiết bị này không thể phản hồi chính xác với sự thay đổi vị trí của bao da. Ngoài ra, người ta đề xuất “dạy” tự động hóa điều khiển để bỏ qua những sai lệch nhỏ (lên đến 10 °) của thiết bị so với vị trí đã định. Chế độ này giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ hydrogen peroxide.
Các phi hành gia muốn sử dụng sản phẩm AMU trong tương lai phải trải qua một khóa đào tạo đặc biệt, trong đó họ không chỉ có thể thành thạo cách điều khiển mà còn học cách “cảm nhận” thiết bị. Sự cần thiết của điều này đã được chứng minh bằng một số chuyến bay thử nghiệm dưới sự điều khiển của một phi công không đủ trình độ đào tạo. Trong những trường hợp như vậy, phi công hành động chậm và không khác biệt về độ chính xác của việc điều khiển.
Nhìn chung, các tác giả của báo cáo đánh giá cao cả bản thân thiết bị AMU và kết quả các bài kiểm tra của nó. Chúng tôi khuyến nghị tiếp tục thực hiện dự án, tiếp tục cải thiện toàn bộ cấu trúc và các bộ phận riêng lẻ của nó, và cũng cần chú ý đến một số phương thức bay. Tất cả những biện pháp này đều có thể tin tưởng vào sự xuất hiện của một bộ phản lực có thể hoạt động được dành cho các phi hành gia, hoàn toàn phù hợp để giải quyết mọi nhiệm vụ được giao.
NASA và Chance-Vought, cũng như một số tổ chức liên quan, đã tính đến báo cáo của những người thử nghiệm và tiếp tục làm việc với các dự án đầy hứa hẹn. Vào giữa thập kỷ này, dựa trên những phát triển của dự án SMU / AMU, một bộ máy mới đã được phát triển, thậm chí còn được lên kế hoạch thử nghiệm trong không gian vũ trụ.
Công việc tiếp theo trong lĩnh vực máy bay phản lực vũ trụ đã đạt được thành công. Vào đầu những năm tám mươi, các MMU đầu tiên được gửi vào không gian, được sử dụng như một phần của thiết bị của tàu vũ trụ Space Shuttle. Thiết bị này đã được sử dụng tích cực trong các nhiệm vụ khác nhau để giải quyết các vấn đề khác nhau. Vì vậy, ý tưởng về một chiếc jetpack mặc dù gặp rất nhiều thất bại nhưng đã được ứng dụng vào thực tế. Đúng vậy, họ bắt đầu sử dụng nó không phải trên Trái đất, mà là trong không gian.
Theo các tài liệu:
http://theverge.com/
http://dtic.mil/
http://flyingcarsandfoodpills.com/
Gói phản lực biến phi hành gia thành tàu vũ trụ của con người. Khoa học Phổ Thông. 1962, số 11
Letho S. The Great American Jet Pack: Nhiệm vụ cho thiết bị nâng cá nhân tối ưu. Chicago Review Press, 2013
Báo cáo kiểm tra SMU / AMU:
http://dtic.mil/dtic/tr/fulltext/u2/403729.pdf
tin tức