Els jetpacks dels anys cinquanta del segle passat no podien presumir d’altes prestacions. Aquells vehicles que encara aconseguien entrar a l’aire tenien un consum de combustible massa alt, cosa que afectava negativament la màxima durada del vol possible. A més, els diferents dissenys tenien alguns altres problemes. Amb el pas del temps, els militars i els enginyers es van desil·lusionar amb aquesta tecnologia, que abans es considerava prometedora i prometedora. Tanmateix, això no va suposar una aturada completa del treball. A finals dels anys cinquanta, la NASA es va interessar per aquest tema, que esperava aplicar nova tecnologia als programes espacials.
En un futur previsible, els especialistes de la NASA esperaven no només enviar un home a l’espai, sinó també resoldre diversos altres problemes. En particular, es va plantejar la possibilitat de treballar en espais oberts, fora del vaixell. Per a una solució completa de problemes en aquestes condicions, es requeria un determinat aparell amb l'ajut del qual l'astronauta pogués moure's lliurement en la direcció, la maniobra desitjada, etc. Al començament dels anys seixanta, la NASA va demanar ajuda a la força aèria, que en aquell moment havia aconseguit dur a terme diversos programes similars. A més, va atreure a treballar diverses empreses de la indústria aeronàutica, que van ser convidades a desenvolupar les seves pròpies versions d'un avió personal per al programa espacial. Entre d'altres, Chance-Vought va rebre aquesta oferta.
Segons les dades disponibles, fins i tot en l’etapa d’investigació preliminar, els especialistes de la NASA van arribar a conclusions sobre el factor de forma òptim de la tecnologia prometedora. Va resultar que el mitjà de transport personal més convenient seria una motxilla amb un conjunt de motors a reacció de baixa potència. Aquests dispositius van ser ordenats per empreses contractistes. Cal tenir en compte que també es van considerar altres variants de l’aparell, tot i que va ser reconeguda com a òptima la motxilla que es portava a la part posterior de l’astronauta.
Vista general del vestit espacial Chance-Vought i de la SMU. Foto de la revista Popular Science
Durant els propers anys, Chance Vout va dur a terme una sèrie d'estudis i va donar forma a l'espai d'un vehicle. El projecte va rebre la designació SMU (Unitat d’automaniobra). En les fases posteriors del desenvolupament del projecte i durant les proves, es va utilitzar una nova designació. El dispositiu es va canviar el nom a AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Dispositiu per maniobrar un astronauta").
Probablement els autors del projecte SMU tenien una idea dels desenvolupaments de l’equip de Wendell Moore de Bell Aerosystems, a més de conèixer altres desenvolupaments en aquesta àrea. El cas és que les motonetes Bell i la nau espacial que van aparèixer una mica més tard havien de tenir els mateixos motors, tot i que amb característiques diferents. Es va proposar equipar el producte SMU amb motors a reacció que funcionessin amb peròxid d’hidrogen i utilitzessin la seva descomposició catalítica.
En aquest moment, el procés de descomposició catalítica del peròxid d'hidrogen s'utilitzava activament en diverses tècniques, incloses algunes primeres motxilles. L’essència d’aquesta idea consisteix a subministrar “combustible” a un catalitzador especial que fa que la substància es descompongui en aigua i oxigen. La mescla vapor-gas resultant té una temperatura suficientment alta i també s’expandeix a gran velocitat, cosa que permet utilitzar-la com a font d’energia, inclosos els motors a reacció.
Cal tenir en compte que la descomposició del peròxid d’hidrogen no és la font d’energia més econòmica en el context dels jetpacks. Es necessita massa "combustible" per generar prou empenta per aixecar una persona a l'aire. Així, en els projectes de Bell, un tanc de 20 litres permetia al pilot romandre en l'aire no més de 25-30 segons. Tot i això, això només era cert per als vols a la Terra. En el cas de l’espai obert o la superfície de la Lluna, a causa del pes inferior (o absent) de l’astronauta, era possible proporcionar les característiques requerides de l’aparell sense un consum inacceptablement elevat de peròxid d’hidrogen.
En el transcurs del projecte SMU, es van haver de resoldre diversos problemes principals, el principal dels quals, per descomptat, era el tipus de motor a reacció. A més, era necessari determinar el disseny òptim de tot el dispositiu, la composició de l'equip necessari i diverses altres característiques del projecte. Segons els informes, l'estudi d'aquests problemes va acabar amb el disseny del vestit espacial original, que es va proposar utilitzar amb el producte SMU / AMU.
Els principals treballs de disseny es van completar la primera meitat del 1962, poc després, Chance-Vought va produir un prototip jetpack espacial. A la tardor del mateix any, el dispositiu es va mostrar per primera vegada a la premsa. Les imatges del sistema proposat es van publicar per primera vegada al número de novembre de Popular Science. A més, l'article d'aquesta revista proporcionava un esquema de disseny i algunes característiques clau.
Una de les fotos publicades per Popular Science mostrava un astronauta amb un vestit espacial nou amb una SMU a l’esquena. El vestit espacial proposat tenia un casc esfèric amb un escut facial baixat i una part inferior desenvolupada, que se suposava que descansava sobre les espatlles de l'astronauta. També hi havia diversos connectors per connectar el vestit espacial als sistemes jetpack. El vestit espacial de Chance-Vought era notablement diferent dels productes moderns amb aquest propòsit. Es va fer el més lleuger possible i, aparentment, no estava equipat amb un conjunt de mesures de protecció necessàries per satisfer els requisits actuals.
La motxilla en si era un bloc rectangular amb una paret frontal còncava i un conjunt de mitjans per subjectar a la part posterior de l’astronauta. Així, a la part superior de la paret frontal hi havia dos "ganxos" característics amb els quals la motxilla descansava sobre les espatlles de l'astronauta. A la part central hi havia un cinturó sobre el qual es situava un panell de control cilíndric amb diverses palanques. També es van proporcionar diversos cables i canonades flexibles per connectar la motxilla al vestit espacial.
La necessitat d’assegurar un funcionament a llarg termini fora de la nau espacial, així com la imperfecció de les tecnologies d’aquella època, van afectar el disseny de la nau espacial. A la part superior de la SMU hi havia una gran unitat de sistema d’oxigen de llaç tancat. Aquest dispositiu estava destinat a subministrar la barreja respiratòria al casc de l'astronauta, seguit de bombar els gasos exhalats i eliminar el diòxid de carboni. A diferència de les mànegues per subministrar mescles respiratòries des d'un vaixell o bombones de gas comprimit, el sistema amb absorbidors de diòxid de carboni no va afectar la maniobrabilitat de l'astronauta i va permetre romandre a l'espai obert durant molt de temps.
SMU sense panell posterior. Foto de la revista Popular Science
Segons els informes, durant la manifestació als periodistes, la SMU no estava equipada amb un sistema de suport a la vida laboral. Aquest equip encara no estava preparat per al seu funcionament i necessitava controls addicionals, motiu pel qual es va substituir al prototip per un simulador del mateix pes i dimensions. Va ser en aquesta configuració que el dispositiu va participar en les primeres proves. A més, el treball en aquesta direcció es va retardar greument, motiu pel qual fins i tot un prototip posterior, construït a finals de 1962, es va provar sense un sistema d’oxigen i només es va equipar amb el seu simulador.
La part inferior esquerra del casc (en relació amb el pilot) es va donar per a la col·locació del dipòsit de peròxid d’hidrogen. A la dreta hi havia un conjunt d'altres equips per a diversos propòsits. A la part superior del compartiment inferior dret hi havia una estació de ràdio que proporcionava comunicació de veu bidireccional; a sota hi havia instal·lades bateries i una font d'alimentació per a l'equipament, així com una bombona de nitrogen comprimit per al sistema de subministrament de combustible i un regulador de gas..
A les cares laterals de la superfície superior del jetpack, es proporcionaven quatre motors en miniatura amb els seus propis broquets (dos a cada costat). Es van trobar els mateixos motors a la superfície inferior del casc. A més, es van situar dos motors d’una distribució similar al centre de la superfície inferior. En total, hi havia 10 motors disponibles per a l'alliberament de gasos de reacció. Els broquets de tots els motors es giraven i es van inclinar per diferents costats i havien de ser els responsables de crear empenta dirigida en la direcció desitjada.
Es va informar que cada motor era una unitat petita amb un convertidor catalític de plaques per induir la descomposició del combustible. Hi havia una vàlvula controlada per solenoide davant del catalitzador. Es va proposar que els deu motors estiguessin connectats a un dipòsit de combustible que, al seu torn, es connectés a una bombona de gas comprimit.
El principi dels motors era senzill. Sota la pressió del nitrogen comprimit, el peròxid d’hidrogen havia d’entrar a les canonades i arribar als motors. Al comandament del sistema de control, els solenoides dels motors havien d'obrir les vàlvules i proporcionar accés de "combustible" als catalitzadors. A continuació es va produir la reacció de descomposició amb l'alliberament de la mescla vapor-gas a través del broquet i la formació d'empenta.
Els brocs estaven col·locats de manera que, mitjançant l’encesa síncrona o asimètrica dels motors, fos possible moure’s en la direcció desitjada, fer girs o corregir la seva posició. Per exemple, la inclusió simultània de tots els motors dirigits cap enrere va permetre avançar, i el gir es va dur a terme a causa de la inclusió asimètrica de motors en diferents costats.
La primera versió de la SMU va rebre un tauler de control relativament senzill fabricat en una caixa cilíndrica i situat sobre un cinturó. Al lateral, sota la mà dreta, hi havia una palanca de control per avançar o retrocedir. A la paret frontal es va col·locar una palanca per al control del pas i el desviament. A dalt hi havia una altra palanca responsable del control del rodet. A més, es van proporcionar interruptors alternatius per encendre el motor, l'estació de ràdio i el pilot automàtic. Amb l'ajut d'aquests controls, el pilot podia subministrar peròxid d'hidrogen als motors necessaris i així controlar els seus moviments.
A més del control manual, l’SMU tenia una automatització dissenyada per facilitar el treball de l’astronauta. Si calia, podia engegar el pilot automàtic que, mitjançant un giroscopi i una electrònica relativament senzilla, havia de controlar la posició del jetpack a l’espai, ajustant-lo si calia. Es va suposar que aquest règim s'aplicaria durant el treball a llarg termini en un lloc, per exemple, quan es feia servei d'instruments a la superfície exterior de la nau espacial. En aquest cas, l'astronauta va tenir l'oportunitat de realitzar diversos treballs i l'automatització va haver de controlar la preservació de la posició desitjada.
La versió del jetpack SMU presentada als periodistes pesava aproximadament 72 lliures. Quan s’utilitzava a la lluna, el pes del dispositiu es reduïa a 11,5 kg i, quan es treballava en òrbita terrestre, el pes hauria de ser completament lliure.
El disseny del jetpack SMU durant les proves. Foto de l'informe
Segons la publicació Popular Science, la mostra SMU presentada es va calcular per permetre a l'astronauta volar fins a 304 m (1000 peus) amb un sol combustible de peròxid d'hidrogen. Segons els desenvolupadors, l’empenta del motor era suficient per moure càrregues prou grans. Per exemple, es va declarar la possibilitat de moure un objecte, per exemple una nau espacial, que pesés fins a 50 tones. En aquest cas, l'astronauta havia de desenvolupar una velocitat de l'ordre d'un peu per segon.
Uns mesos abans de la demostració de l’aparell SMU als periodistes, a mitjan 1962, es va lliurar un prototip a la base de la Força Aèria Wright-Patterson (Ohio), on s’havia de provar. Per dur a terme totes les proves necessàries, hi van intervenir especialistes del Ministeri de Defensa, així com equips especials. Així, com a plataforma de proves, es va escollir un avió especial KC-135 Zero G, que es va utilitzar per a la investigació en condicions d’ingravidesa a curt termini.
El primer vol amb "gravetat zero" va tenir lloc el 25 de juny del 62 i, durant els mesos següents, es van realitzar diverses dotzenes de proves del funcionament del jetpack a gravetat zero. Durant aquest temps, es va poder establir la possibilitat fonamental d’utilitzar aquests sistemes a la pràctica. A més, es van confirmar algunes característiques i dades bàsiques de vol. Per tant, l’empenta dels motors era suficient per volar en una atmosfera aèria i realitzar algunes maniobres senzilles.
Les proves amb èxit del dispositiu SMU no van suposar una aturada en els treballs de disseny. A finals de 1962, es va iniciar el desenvolupament d’una versió actualitzada del jetpack per a astronautes. A la versió modernitzada del projecte, es va proposar canviar la disposició de l’aparell, així com fer alguns altres ajustos al disseny. A causa de tot això, se suposava que milloraria les característiques, principalment les existències de "combustible" i les dades bàsiques de vol. Després de començar els treballs del projecte actualitzat, va aparèixer un nou nom AMU, que aviat es va començar a aplicar en relació amb el producte anterior SMU, motiu pel qual és possible una certa confusió.
Segons les dades disponibles, l’AMU modernitzada no va diferir gaire de la seva aparença bàsica. L’exterior del casc no ha experimentat canvis importants i el sistema per fixar l’aparell a la part posterior de l’astronauta ha estat el mateix. Al mateix temps, el disseny de les unitats internes ha canviat radicalment. El rang de vol del nivell de 300 m no s’adequava a la NASA, motiu pel qual es va proposar l’ús d’un nou dipòsit de combustible. El jetpack AMU va rebre un gran i llarg tanc de peròxid d’hidrogen que ocupava tota la part central del casc. El volum del nou tanc era de 660 metres cúbics. polzades (10,81 L). Es va col·locar un altre equipament als laterals d’aquest tanc.
Entre altres unitats, el nou aparell conserva un dipòsit per a nitrogen comprimit d’un sistema de desplaçament per subministrar peròxid d’hidrogen. Segons el projecte, s'havia de subministrar nitrogen al dipòsit de combustible a una pressió de 238 atmosferes (3500 psi). No obstant això, durant les proves es van utilitzar pressions més baixes: aproximadament 13,6 atm (200 psi). El prototip de l’aparell AMU estava equipat amb motors de diverses potències. Per tant, els broquets encarregats de moure’s cap endavant i cap enrere van desenvolupar un nivell d’empenta de 20 lliures, que solien moure’s cap amunt i cap avall: 10 lliures.
El dispositiu AMU en el futur podria rebre un sistema de suport vital, però fins i tot quan es van iniciar les proves, aquest equip encara no estava preparat. A causa d'això, l'experient AMU, igual que el seu predecessor, només va rebre un model del sistema desitjat amb les mateixes dimensions i pes. Després de completar tots els treballs de disseny i proves necessaris, es podria instal·lar el sistema d’oxigen al jetpack espacial.
Poc després del final del muntatge, a finals del 1962 o principis del 1963, l’AMU va ser enviada a la base de Wright-Patterson per fer-ne proves. L'avió KC-135 Zero G especialment equipat es va tornar a convertir en el "camp de proves" per als seus controls. Diversos controls van continuar almenys fins a finals de la primavera de 1963.
A mitjans de maig de 1963, els autors del projecte van elaborar un informe sobre les proves realitzades. En aquest moment, tal com s’indica al document, es van dur a terme més d’un centenar de vols en trajectòria parabòlica, durant els quals es va provar el funcionament de jetpacks en gravetat zero. Durant les proves, tot i la curta durada dels vols amb gravetat zero, es va poder dominar el control d’ambdós vehicles, així com comprovar les seves capacitats per transportar un pilot o una càrrega.
Motxilla AMU durant les proves. Foto de l'informe
A la part final de l'informe, es va argumentar que el jetpack AMU en la seva forma actual té característiques satisfactòries i es pot utilitzar per resoldre les tasques que se li assignen. També es va assenyalar que l'embranzida del motor fins a 20 lliures és suficient per a un vol controlat en la direcció desitjada i per realitzar diverses maniobres. La disposició escollida dels broquets dels motors proporcionava, tal com s’escriu a l’informe, un control excel·lent sobre l’aparell a causa de la col·locació a una distància igual del centre de gravetat del sistema "pilot + motxilla".
El pilot automàtic en general va funcionar bé, però necessitava millores i proves addicionals. En algunes situacions, aquest dispositiu no podria respondre correctament a un canvi de posició de la motxilla. A més, es va proposar "ensenyar" l'automatització del control a ignorar petites (fins a 10 °) desviacions de l'aparell de la posició especificada. Aquest mode va permetre reduir significativament el consum de peròxid d’hidrogen.
Els astronautes que havien d’utilitzar el producte AMU en el futur havien de realitzar un curs d’entrenament especial, durant el qual no només podien dominar el control, sinó també aprendre a “sentir” l’aparell. La necessitat d'això es va demostrar amb diversos vols de prova sota el control d'un pilot amb un nivell d'entrenament insuficient. En aquests casos, el pilot va actuar lentament i no va diferir en la precisió del control.
En general, els autors de l'informe van apreciar molt la pròpia AMU i els resultats de les proves. Es va recomanar continuar treballant en el projecte, continuar millorant tota l'estructura i els seus components individuals, així com prestar atenció a alguns modes de vol. Totes aquestes mesures van permetre comptar amb l’aparició d’un jetpack factible per a astronautes, totalment adequat per resoldre totes les tasques assignades.
La NASA i Chance-Vought, així com diverses organitzacions relacionades, van tenir en compte l'informe dels verificadors i van continuar treballant en projectes prometedors. A mitjan dècada, basant-se en els desenvolupaments del projecte SMU / AMU, es va desenvolupar un nou dispositiu, que fins i tot estava previst provar a l'espai exterior.
Es va coronar amb èxit altres treballs en el camp de les motonetes espacials. A principis dels vuitanta, les primeres MMU es van enviar a l’espai, que s’utilitzaven com a part de l’equipament de la nau espacial del transbordador espacial. Aquest equip es va utilitzar activament en diverses missions per resoldre diversos problemes. Així, la idea d’un jetpack, tot i molts fracassos, va arribar a un ús pràctic. És cert que van començar a utilitzar-lo no a la Terra, sinó a l’espai.
