Les jetpacks des années cinquante du siècle dernier ne pouvaient pas se vanter de hautes performances. Les véhicules qui ont quand même réussi à décoller avaient une consommation de carburant trop élevée, ce qui a eu un impact négatif sur la durée de vol maximale possible. De plus, les différentes conceptions présentaient d'autres problèmes. Au fil du temps, les militaires et les ingénieurs sont devenus désillusionnés par une telle technologie, qui était auparavant considérée comme prometteuse et prometteuse. Cependant, cela n'a pas conduit à un arrêt complet des travaux. A la toute fin des années cinquante, la NASA s'est intéressée à ce sujet, qui espérait appliquer de nouvelles technologies dans les programmes spatiaux.
Dans un avenir prévisible, les spécialistes de la NASA espéraient non seulement envoyer un homme dans l'espace, mais aussi résoudre plusieurs autres problèmes. En particulier, la possibilité de travailler en open space, à l'extérieur du navire, a été envisagée. Pour une solution à part entière des problèmes dans de telles conditions, un certain appareil était nécessaire à l'aide duquel l'astronaute pouvait se déplacer librement dans la direction, manœuvrer, etc. Au tout début des années soixante, la NASA a demandé l'aide de l'armée de l'air, qui à cette époque avait réussi à mener plusieurs programmes similaires. En outre, elle a attiré plusieurs entreprises de l'industrie aéronautique au travail, qui ont été invitées à développer leurs propres versions d'un avion personnel pour le programme spatial. Entre autres, une telle offre a été reçue par Chance-Vought.
Selon les données disponibles, même au stade de la recherche préliminaire, les spécialistes de la NASA sont parvenus à des conclusions concernant le facteur de forme optimal d'une technologie prometteuse. Il s'est avéré que le moyen de transport personnel le plus pratique serait un sac à dos avec un ensemble de moteurs à réaction de faible puissance. Ces appareils ont été commandés par des entreprises sous-traitantes. Il est à noter que d'autres variantes de l'appareil ont également été envisagées, cependant, c'est le sac à dos porté sur le dos de l'astronaute qui a été reconnu comme optimal.
Vue générale de la combinaison spatiale Chance-Vought et du SMU. Photo du magazine Popular Science
Au cours des années suivantes, Chance Vout a mené une série d'études et façonné l'apparence d'un véhicule spatial. Le projet a reçu la désignation SMU (Self-Maneuvering Unit). Aux stades ultérieurs du développement du projet et pendant les tests, une nouvelle désignation a été utilisée. L'appareil a été renommé AMU (Astronaut Maneuvering Unit - "Device for manoeuvring an astronaut").
Les auteurs du projet SMU avaient probablement une idée des développements de l'équipe Wendell Moore de Bell Aerosystems, ainsi que d'autres développements dans ce domaine. Le fait est que les jetpacks Bell et le vaisseau spatial apparu un peu plus tard devaient avoir les mêmes moteurs, mais avec des caractéristiques différentes. Il a été proposé d'équiper le produit SMU de moteurs à réaction fonctionnant au peroxyde d'hydrogène et utilisant sa décomposition catalytique.
Le processus de décomposition catalytique du peroxyde d'hydrogène à cette époque était activement utilisé dans diverses techniques, y compris dans certains premiers jetpacks. L'essence de cette idée consiste à fournir du "carburant" à un catalyseur spécial qui provoque la décomposition de la substance en eau et en oxygène. Le mélange vapeur-gaz obtenu a une température suffisamment élevée, et se détend également à grande vitesse, ce qui permet de l'utiliser comme source d'énergie, y compris dans les moteurs à réaction.
Il est à noter que la décomposition du peroxyde d'hydrogène n'est pas la source d'énergie la plus économique dans le cadre des jetpacks. Il faut trop de « carburant » pour générer suffisamment de poussée pour soulever une personne dans les airs. Ainsi, dans les projets de Bell, un réservoir de 20 litres permettait au pilote de rester en l'air pendant 25 à 30 secondes au maximum. Cependant, cela n'était vrai que pour les vols sur Terre. Dans le cas de l'espace ouvert ou de la surface de la Lune, en raison du poids inférieur (ou absent) de l'astronaute, il a été possible de fournir les caractéristiques requises de l'appareil sans une consommation excessivement élevée de peroxyde d'hydrogène.
Au cours du projet SMU, plusieurs problèmes principaux ont dû être résolus, dont le principal, bien sûr, était le type de moteur à réaction. De plus, il était nécessaire de déterminer la disposition optimale de l'ensemble de l'appareil, la composition de l'équipement nécessaire et un certain nombre d'autres caractéristiques du projet. Selon les rapports, l'étude de ces problèmes a finalement conduit à la conception de la combinaison spatiale d'origine, qui a été proposée pour être utilisée avec le produit SMU / AMU.
D'importants travaux de conception ont été achevés dans la première moitié de 1962, peu de temps après, Chance-Vought a produit un prototype de jetpack spatial. À l'automne de la même année, l'appareil a été présenté pour la première fois à la presse. Des images du système proposé ont été publiées pour la première fois dans le numéro de novembre de Popular Science. De plus, l'article de ce magazine a fourni un schéma de mise en page et quelques caractéristiques clés.
L'une des photos publiées par Popular Science montrait un astronaute dans une nouvelle combinaison spatiale avec un SMU sur le dos. La combinaison spatiale proposée avait un casque sphérique avec un écran facial abaissé et une partie inférieure développée, qui était censée reposer sur les épaules de l'astronaute. Il y avait aussi plusieurs connecteurs pour connecter la combinaison spatiale aux systèmes jetpack. La combinaison spatiale de Chance-Vought était sensiblement différente des produits modernes à cet effet. Il était aussi léger que possible et, apparemment, n'était pas équipé d'un ensemble de mesures de protection nécessaires pour répondre aux exigences actuelles.
Le sac à dos lui-même était un bloc rectangulaire avec une paroi avant concave et un ensemble de moyens de fixation sur le dos de l'astronaute. Ainsi, au-dessus du mur avant, il y avait deux "crochets" caractéristiques avec lesquels le sac à dos reposait sur les épaules de l'astronaute. Dans la partie médiane, il y avait une ceinture sur laquelle se trouvait un panneau de commande cylindrique avec plusieurs leviers. Plusieurs câbles et canalisations flexibles ont également été fournis pour relier le sac à dos à la combinaison spatiale.
La nécessité d'assurer un fonctionnement à long terme en dehors de l'engin spatial, ainsi que l'imperfection des technologies de l'époque, ont affecté la configuration de l'engin spatial. Au sommet de la SMU se trouvait une grande unité de système d'oxygène en boucle fermée. Cet appareil était destiné à fournir le mélange respiratoire au casque de l'astronaute, puis à pomper les gaz expirés et à éliminer le dioxyde de carbone. Contrairement aux tuyaux d'alimentation en mélange respiratoire d'un navire ou aux bouteilles de gaz comprimé, le système avec absorbeurs de dioxyde de carbone n'a pas nui à la maniabilité de l'astronaute et a permis de rester longtemps dans un espace ouvert.
SMU sans panneau arrière. Photo du magazine Popular Science
Selon certaines informations, lors de la manifestation devant les journalistes, la SMU n'était pas équipée d'un système d'aide à la vie active. Cet équipement n'était pas encore opérationnel et nécessitait des contrôles supplémentaires, c'est pourquoi il a été remplacé sur le prototype par un simulateur de même poids et dimensions. C'est dans cette configuration que l'appareil a participé aux premiers tests. De plus, les travaux dans ce sens ont été sérieusement retardés, c'est pourquoi même un prototype plus récent, construit fin 1962, a été testé sans système d'oxygène et n'était équipé que de son simulateur.
La partie inférieure gauche de la coque (par rapport au pilote) a été donnée pour le placement du réservoir de peroxyde d'hydrogène. À sa droite se trouvait un ensemble d'autres équipements à des fins diverses. En haut du compartiment inférieur droit se trouvait une station de radio qui fournissait une communication vocale bidirectionnelle; en dessous étaient installés des batteries et un bloc d'alimentation pour l'équipement, ainsi qu'une bouteille d'azote comprimé pour le système d'alimentation en carburant et un régulateur de gaz.
Sur les faces latérales de la surface supérieure du jetpack, quatre moteurs miniatures avec leurs propres tuyères (deux de chaque côté) étaient prévus. Les mêmes moteurs ont été retrouvés sur la surface inférieure de la coque. De plus, deux moteurs d'une disposition similaire étaient situés au centre de la surface inférieure. Au total, 10 moteurs étaient disponibles pour la libération des gaz de jet. Les tuyères de tous les moteurs étaient tournées et inclinées de différents côtés et devaient être chargées de créer une poussée dirigée dans la direction souhaitée.
Chaque moteur a été signalé comme étant une petite unité avec un convertisseur catalytique à plaques pour induire la décomposition du carburant. Il y avait une électrovanne devant le catalyseur. Les dix moteurs ont été proposés pour être connectés à un réservoir de carburant, qui, à son tour, était connecté à une bouteille de gaz comprimé.
Le principe des moteurs était simple. Sous la pression de l'azote comprimé, le peroxyde d'hydrogène était censé entrer dans les canalisations et atteindre les moteurs. Aux commandes du système de contrôle, les solénoïdes des moteurs devaient ouvrir les soupapes et fournir un accès "carburant" aux catalyseurs. Cela a été suivi par la réaction de décomposition avec la libération du mélange vapeur-gaz à travers la tuyère et la formation de poussée.
Les buses étaient positionnées de telle sorte que, par mise en marche synchrone ou asymétrique des moteurs, il était possible de se déplacer dans la direction souhaitée, de faire des virages ou de corriger leur position. Par exemple, l'inclusion simultanée de tous les moteurs dirigés vers l'arrière a permis d'avancer et le virage a été effectué en raison de l'inclusion asymétrique des moteurs de différents côtés.
La première version du SMU a reçu un panneau de commande relativement simple réalisé dans un boîtier cylindrique et situé sur une ceinture. Sur le côté, sous la main droite, il y avait un levier de commande pour avancer ou reculer. Un levier pour le contrôle du tangage et du lacet a été placé sur la paroi avant. Au-dessus se trouvait un autre levier responsable du contrôle du roulis. De plus, des interrupteurs à bascule étaient fournis pour allumer le moteur, la station radio et le pilote automatique. À l'aide de telles commandes, le pilote pourrait fournir du peroxyde d'hydrogène aux moteurs requis et ainsi contrôler ses mouvements.
En plus du contrôle manuel, le SMU avait une automatisation conçue pour faciliter le travail de l'astronaute. Si nécessaire, il pouvait activer le pilote automatique, qui, à l'aide d'un gyroscope et d'une électronique relativement simple, devait surveiller la position du jetpack dans l'espace, en l'ajustant si nécessaire. Il a été supposé qu'un tel régime serait appliqué lors de travaux à long terme en un seul endroit, par exemple, lors de l'entretien d'instruments sur la surface extérieure de l'engin spatial. Dans ce cas, l'astronaute avait la possibilité d'effectuer divers travaux et l'automatisation devait surveiller la préservation de la position souhaitée.
La version du jetpack SMU présentée aux journalistes pesait environ 160 livres (environ 72 kg). Lorsqu'il est utilisé sur la lune, le poids de l'appareil a été réduit à 25 livres (11,5 kg), et lorsque vous travaillez en orbite terrestre, le poids doit être complètement libre.
La disposition du jetpack SMU pendant les tests. Photo du reportage
Selon la publication de Popular Science, l'échantillon SMU présenté a été calculé pour permettre à l'astronaute de voler jusqu'à 1000 pieds (304 m) avec un seul ravitaillement en peroxyde d'hydrogène. La poussée du moteur, selon les développeurs, était suffisante pour déplacer des charges suffisamment importantes. Par exemple, la possibilité de déplacer un objet, par exemple un vaisseau spatial, pesant jusqu'à 50 tonnes a été déclarée. Dans ce cas, l'astronaute devait développer une vitesse de l'ordre d'un pied par seconde.
Quelques mois avant la démonstration de l'appareil SMU aux journalistes, à la mi-1962, un prototype fut livré à la base aérienne de Wright-Patterson (Ohio), où il devait être testé. Pour effectuer tous les tests nécessaires, des spécialistes du ministère de la Défense ont été impliqués dans le projet, ainsi que des équipements spéciaux. Ainsi, en tant que plate-forme d'essai, un avion spécial KC-135 Zero G a été choisi, qui a été utilisé pour la recherche dans des conditions d'apesanteur à court terme.
Le premier vol en « apesanteur » a eu lieu le 25 juin 62, et au cours des mois suivants plusieurs dizaines de tests du fonctionnement du jetpack en apesanteur ont été effectués. Pendant ce temps, il a été possible d'établir la possibilité fondamentale d'utiliser de tels systèmes dans la pratique. De plus, certaines caractéristiques et données de vol de base ont été confirmées. Ainsi, la poussée des moteurs était suffisante pour voler dans une atmosphère aérienne et effectuer quelques manœuvres simples.
Les tests réussis du dispositif SMU n'ont pas interrompu le travail de conception. À la fin de 1962, le développement a commencé sur une version mise à jour du jetpack pour les astronautes. Dans la version modernisée du projet, il a été proposé de modifier la disposition de l'appareil, ainsi que d'apporter d'autres ajustements à la conception. De ce fait, il était censé améliorer les caractéristiques, principalement le stock "carburant" et les données de vol de base. Après le début des travaux sur le projet mis à jour, un nouveau nom AMU est apparu, qui a rapidement commencé à être appliqué par rapport au produit SMU précédent, c'est pourquoi une certaine confusion est possible.
Selon les données disponibles, l'AMU modernisée ne différait pas beaucoup de la SMU de base en apparence. L'extérieur de la coque n'a pas subi de modifications majeures et le système de fixation de l'appareil au dos de l'astronaute est resté le même. Dans le même temps, la disposition des unités intérieures a radicalement changé. Le rayon d'action au niveau de 300 m ne convenait pas à la NASA, c'est pourquoi il a été proposé d'utiliser un nouveau réservoir de carburant. Le jetpack AMU a reçu un grand et long réservoir de peroxyde d'hydrogène qui occupait toute la partie centrale de la coque. Le volume du nouveau réservoir était de 660 mètres cubes. pouces (10,81 L). D'autres équipements ont été placés sur les côtés de ce réservoir.
Entre autres unités, le nouvel appareil conserve un réservoir d'azote comprimé d'un système de déplacement pour l'alimentation en peroxyde d'hydrogène. Selon le projet, l'azote devait être fourni au réservoir de carburant à une pression de 3 500 psi (238 atmosphères). Cependant, lors des tests, des pressions plus faibles ont été utilisées: environ 200 psi (13,6 atm). Le prototype de l'appareil AMU était équipé de moteurs de différentes puissances. Ainsi, les buses chargées d'avancer et de reculer ont développé un niveau de poussée de 20 livres, utilisé pour monter et descendre - 10 livres.
Le dispositif AMU à l'avenir pourrait recevoir un système de survie, mais même au moment où les tests ont commencé, un tel équipement n'était pas encore prêt. Pour cette raison, l'AMU expérimenté, comme son prédécesseur, n'a reçu qu'un modèle du système souhaité avec les mêmes dimensions et le même poids. Après avoir terminé tous les travaux de conception et les tests nécessaires, le système d'oxygène a pu être installé sur le jetpack spatial.
Peu de temps après la fin de l'assemblage, à la toute fin de 1962 ou au début de 1963, l'AMU a été envoyé à la base de Wright-Patterson pour y être testé. L'avion spécialement équipé KC-135 Zero G devint à nouveau le "terrain d'essai" pour ses contrôles. Divers contrôles se poursuivirent au moins jusqu'à la fin du printemps 1963.
A la mi-mai 1963, les auteurs du projet rédigent un rapport sur les essais effectués. A cette époque, comme indiqué dans le document, plus d'une centaine de vols sur une trajectoire parabolique ont été effectués, au cours desquels le fonctionnement des jetpacks en apesanteur a été testé. Lors des tests, malgré la courte durée des vols en apesanteur, il a été possible de maîtriser le contrôle des deux véhicules, ainsi que de vérifier leurs capacités à transporter un pilote ou une cargaison.
Sac à dos AMU pendant les tests. Photo du reportage
Dans la dernière partie du rapport, il a été soutenu que le jetpack AMU dans sa forme actuelle présente des caractéristiques satisfaisantes et peut être utilisé pour résoudre les tâches qui lui sont assignées. Il a également été noté que la poussée du moteur jusqu'à 20 livres est suffisante pour un vol contrôlé dans la direction souhaitée et pour effectuer diverses manœuvres. La disposition choisie des tuyères des moteurs a fourni, comme écrit dans le rapport, une excellente maîtrise de l'appareil grâce au placement à égale distance du centre de gravité du système "pilote + sac à dos".
Le pilote automatique fonctionnait généralement bien, mais nécessitait des améliorations et des tests supplémentaires. Dans certaines situations, cet appareil ne pouvait pas répondre correctement à un changement de position du sac à dos. De plus, il a été proposé d'"apprendre" à l'automatisation de la commande d'ignorer les petits écarts (jusqu'à 10 °) de l'appareil par rapport à la position spécifiée. Ce mode a permis de réduire significativement la consommation de peroxyde d'hydrogène.
Les astronautes qui devaient à l'avenir utiliser le produit AMU devaient suivre une formation spéciale, au cours de laquelle ils pouvaient non seulement maîtriser le contrôle, mais aussi apprendre à "sentir" l'appareil. La nécessité de cela a été prouvée par plusieurs vols d'essai sous le contrôle d'un pilote avec un niveau de formation insuffisant. Dans de tels cas, le pilote a agi lentement et n'a pas différé dans la précision du contrôle.
En général, les auteurs du rapport ont hautement apprécié l'AMU elle-même et les résultats de ses tests. Il a été recommandé de poursuivre les travaux sur le projet, de continuer à améliorer l'ensemble de la structure et de ses composants individuels, ainsi que de prêter attention à certains modes de vol. Toutes ces mesures ont permis de compter sur l'apparition d'un jetpack fonctionnel pour les astronautes, parfaitement adapté à la résolution de toutes les tâches assignées.
La NASA et Chance-Vought, ainsi qu'un certain nombre d'organisations apparentées ont pris en compte le rapport des testeurs et ont poursuivi leurs travaux sur des projets prometteurs. Au milieu de la décennie, sur la base des développements du projet SMU / AMU, un nouveau dispositif a été développé, qui devait même être testé dans l'espace.
La poursuite des travaux dans le domaine des jetpacks spatiaux a été couronnée de succès. Au début des années 80, les premières MMU ont été envoyées dans l'espace, qui ont été utilisées dans le cadre de l'équipement de la navette spatiale. Cet équipement a été activement utilisé dans diverses missions pour résoudre divers problèmes. Ainsi, l'idée d'un jetpack, malgré de nombreux échecs, est devenue pratique. Certes, ils ont commencé à l'utiliser non pas sur Terre, mais dans l'espace.
