Nino Amarena nadaje nowy kierunek technologii plecaków rakietowych, tzw. rocketbelt: „Sprzedaje” ją szerokiej publiczności.
Nini Amarena chce, żebyśmy latali – nie samolotami, szybowcami, czy helikopterami. A także bez machania ramionami.
Nie, Amarena chce, abyśmy przywiązali paskami silnik rakietowy do pleców, odpalili nieco nadtlenku wodoru i wystrzelili wprost w górę w obłokach przegrzanej pary – jak miniaturowa wersja promu kosmicznego. Wasze rakiety wyposaży w kilka uchwytów do sterowania. Będziecie mogli latać w górę i w dół, na boki oraz do przodu i do tyłu. Będziecie mogli zakręcać, spoglądając na swe stopy zawieszone nad widokiem pod wami.
Przyznać trzeba wszakże, że jest kilka minusów. Za rakietowy plecak Amareny będziecie musieli zapłacić 210 000 USD, a loty będą krótkie – po ok. 40 sekund każdy. Są także pewne zagrożenia. Wendel Moore, który na początku lat 1960-tych wynalazł plecak rakietowy dla firmy Bell Aerosystems, przestał latać po tym, jak strzaskał sobie kolano w wypadku.
Amarena może wam jednak zapewnić intensywne wrażenia. Na plecach nosicie 133 decybeli hałasu i 200 kilogramów ciągu – wyjaśnia Amarena. To sprawia, że krew się ścina. Za pierwszym razem to naprawdę przerażające.
Mimo wszystko Amarena chce zaoferować swój wyrób osobom z zamiłowaniem do… przygód. Sprzedał cztery zestawy indywidualnym nabywcom w Rosji, Hiszpanii, Anglii i w Indiach. Następne trzy poddaje testom.
I nadal chce sprzedawać. Powiada, że może wyobrazić sobie dwa tuziny zastosowań dla swego przez czterdzieści sekund napędzanego silnikiem rakietowym wyrobu. Ostatecznie wszakże Amarena ma nadzieję skonstruować jego odrzutową wersję pozwalającą na dłuższe loty, może nawet do czterech lub pięciu minut. Przewiduje zastosowanie tej wersji przy gaszeniu pożarów, w akcjach ratunkowych oraz do prowadzenia obserwacji. Chce ją sprzedawać zarządom miejscowości do użytku na wypadek katastrof.
11 września wystarczyłaby mniej niż minuta, aby dostarczyć linę uwięzionym ludziom – poważnie oświadcza Amarena. W ciągu niecałych 30 sekund można zrobić naprawdę wiele rzeczy.
Od obsesji do urzeczywistnienia
Dla Amareny budowanie plecaków rakietowych to spełnienie marzeń. Od dzieciństwa fascynowały go hollywoodzkie wyobrażenia plecaków i pasów rakietowych w komiksach i filmach. Powiada, że jego entuzjazm dla takich urządzeń sięga aż do dawnych serii komiksów, a potem filmów z Flashem Gordonem w roli głównej.
Ale upłynęło sporo czasu, zanim zdał sobie sprawę, że można urzeczywistnić jego obsesję. Na spotkaniu z weteranem pilotem plecaków rakietowych Williamem Suitorem dowiedział się, że scena z plecakiem w filmie „Operacja Piorun” z Jamesem Bondem była prawdziwa. Gdy zobaczyłem „Operację Piorun”, pomyślałem sobie, że scena z plecakiem rakietowym to hollywoodzka sztuczka – kaskader na sznurkach – wspomina Amarena. A potem poznałem Billa Suitora, a on powiedział, że to wcale nie sztuczka, ponieważ to on latał w tym filmie.
To wtedy Amarena postanowił, że będzie konstruował i sprzedawał plecaki rakietowe. Uznałem, że gdybym zbudował jeden taki i pobierał od ludzi pieniądze za jego wynajmowanie, byłoby to pogwałcenie ducha inżynierii – wspomina Amarena. Chciałem tak skonstruować plecak, aby można go było produkować fabrycznie i aby każdy, kogo na to stać, mógł mieć swój własny egzemplarz.
Oczywiście Amarena zdawał sobie sprawę z licznych przeszkód w realizacji tego zamiaru. W plecakach rakietowych spala się nadtlenek wodoru o 90% koncentracji, który jest tak lotnym paliwem, że w USA podlega kontroli Departamentu Bezpieczeństwa Krajowego. Ponadto silniki rakietowe pochłaniają paliwo w tempie 1 kg/sek., wobec tego wyciśnięcie z nich lotu trwającego ponad minutę jest niemal niemożliwe.
Kłopot z plecakami rakietowymi polega na tym, że lot nie trwa zbyt długo – twierdzi Chuck Eastlake, profesor inżynierii kosmicznej na Uniwersytecie Aeronautycznym Embry-Riddle. To cholerne ustrojstwo po prostu nie może przenieść wystarczająco dużo paliwa, aby latać bardzo daleko.
Co gorsze, z plecakami rakietowymi wiążą się rzeczywiste niebezpieczeństwa. Z plecakiem rakietowym leci się przez niewiele sekund i w powietrzu nie ma się żadnego zabezpieczenia – stwierdza Hal Graham, pilot i konstruktor, który wystąpił jako pierwszy „człowiek-rakieta”, demonstrując technologię plecaków rakietowych prezydentowi Kennedy’emu w roku 1961.
Czy to jest niebezpieczne? – pyta weteran pilot plecaków rakietowych Bill Suitor z nieskrywanym sarkazmem. Jeśli uświadomić sobie, że przyłącza się prawie 28 litrów 90-procentowego nadtlenku wodoru pod ciśnieniem 41,4 barów do ciała i leci dowolnie wysoko ponad ziemią ze współczynnikiem nośności kowadła… nie, to nie jest niebezpieczne.
Gotowy do startu
A jednak komplikacje konstrukcji i niebezpieczeństwa użytkowania nie zraziły Amareny. To dlatego poświęcił 12 lat na konstruowanie, testowanie i budowę plecaków rakietowych jako dyrektor swej firmy Thunderbolt Aerosystems. Dla Amareny, absolwenta elektromechaniki na Politechnice w Buenos Aires, problemy konstrukcyjne tylko potęgują zapał do budowy jednoosobowych rakiet.
Od początku wiedziałem, że stosowanie ciekłego paliwa odrzutowego wiąże się z pewnymi problemami – twierdzi. Ale nadal sądzę, że to dobry sposób na zastosowanie mojej wiedzy i spełnienie dziecięcego marzenia o budowaniu plecaków rakietowych i lataniu nimi.
W swej konstrukcji Amarena kontynuuje kierunek pionierów budowy plecaków rakietowych z lat 1960-tych. Wykorzystuje generator gazowy z katalizatorem do rozkładu nadtlenku wodoru, skutkiem czego spaliny stanowią mieszaninę pary przegrzanej i tlenu. Amarena twierdzi, że każde pól kilograma nadtlenku wodoru spalone w silniku wytwarza 1,73 m3 spalin, generując ciąg rakiety.
Aby zapewnić podawanie gazu przez plecak rakietowy pod odpowiednim ciśnieniem, Amarena przechowuje nadtlenek wodoru w dwóch ciśnieniowych cylindrach ze stali nierdzewnej, które człowiek-rakieta nosi na plecach. Każdy cylinder mieści od 9,5 do 11,4 litrów paliwa. Poza tym ciekłym paliwem wtryskuje gaz obojętny – zazwyczaj azot – pod ciśnieniem 27,6 barów. W rezultacie sprężony azot wypycha paliwo w typowym układzie wydmuchiwania „do dołu”. Amarena twierdzi, że najważniejsze zastosowanie standardowych elementów polega na użyciu armatury w systemie regulacji ciśnienia. Pierścienie Oring i armatura JIC pochodzą z firmy Parker Hannif. W pierwszej generacji plecaków rakietowych produkcji Thunderbolt zastosowano także regulator ciśnienia Grove Mity Model 94, w drugiej generacji zaś zastosowano regulator ciśnienia firmy Aqua Environment.
W istocie rola systemu przechowywania i sprężania paliwa polega na podawaniu nadtlenku wodoru do silnika rakiety pod wysokim ciśnieniem. Paliwo wypycha się ze zbiorników poprzez przewód rozgałęziony, który łączy je z silnikiem rakiety. Dopływ paliwa zależy od otwarcia przepustnicy, które pilot kontroluje prawą ręką. Gdy pilot otworzy przepustnicę, ciekłe paliwo odrzutowe zamienia się w gaz, zwiększając objętość ok. 5000 razy. Ostatecznie rozkłada się w kilka milisekund, a następnie ulatnia się pod ciśnieniem 24,1-27,6 barów jako para przegrzana i tlen o temperaturze od 537° do 954oC.
Ilość gazu jest tak wielka, że gdy wylatuje przez dyszę, nadaje ci ciąg, a zatem unosi cię – stwierdza Amarena.
Więcej niż tylko lot wiszący
Ostatecznie silnik rakietowy ThunderPack wytwarza ok. 172 kG ciągu, co wystarcza do podniesienia człowieka o wadze ok. 80 kg, samego plecaka rakietowego oraz do 63,5 kg paliwa.
Gdy pilot uniesie się już w powietrze, musi kierować dyszą wylotową, aby ruszać się na boki oraz w górę i w dół. „Koncepcja plecaka rakietowego jest dość prosta: Wystarczy, aby siła ciągu przekraczała nieco ciężar i już się unosisz – stwierdza pilot-weteran Graham. Sztuka polega jednak na tym, aby nadać temu wektorowi ciągu właściwy kierunek.
W tym celu Amarena zaprojektował zespół rur z zawieszeniem kardanowym na wysokości karku pilota, wokół którego dysze wylotowe mogą się obracać. Do zespołu tego, który także mieści zbiorniki paliwa i azotu, przymocowane są ramiona sterownicze. Aby poruszać się do przodu, pilot naciska ramiona sterujące w dół, co kieruje dysze do tyłu. Aby poruszać się do tyłu lub zwolnić, pilot wykonuje odwrotną czynność. Podciągnięcie ramion sterowniczych w górę kieruje dysze do przodu, co zasadniczo odpowiada „naciśnięciu hamulca”.
Dzięki zastosowaniu tzw. „jetavators” plecak rakietowy Amareny może także naśladować zachowanie lotek samolotu. Owe „jetavatory” – w zasadzie niewielkie pierścienie zamontowane w okolicy wylotu dysz – obsługuje się siłownikiem w lewej dłoni pilota. Po skręceniu siłownika w lewo „jetavator” na lewej dyszy przesuwa się w dół, a ten na prawej dyszy przesuwa się w górę, popychając w jedna stronę, co pozwala pilotowi skręcać. Skręcając siłownik w prawo, pilot skręca w przeciwnym kierunku.
Aby symulować ster pionowy samolotu, Amarena umożliwił także pilotowi pochylenie zespołu rur względem zawieszenia kardanowego. W istocie pilot przechyla całe ciało, podnosząc jedno ramię i opuszczając drugie. Jeśli pilot wykona ten manewr, równocześnie sterując „jetavatorem”, może wykonać skręt z nachyleniem.
Aby skręcić, trzeba równocześnie symulować działanie zarówno lotki, jak i steru pionowego – twierdzi Amarena. Łącząc oba te działania, można wykonać skręt z nachyleniem.
Przedłużanie czasu trwania lotu
Wszystko to jednak nadal nie pomogło Amarenie przewyższyć osiągów plecaków rakietowych Wendella Moore’a z lat 1960-tych, które nie mogły latać dłużej niż 21 sekund.
Amarena posunął swój projekt o krok dalej. Aby przedłużyć czas trwania lotu i zwiększyć atrakcyjność swego wyrobu dla potencjalnych klientów, zaczął szukać w dostępnej literaturze receptur chemicznych, które dawałyby większy cios niż konwencjonalny nadtlenek wodoru. Ślęcząc nad ponad 2500 dokumentami technicznymi, niektórymi jeszcze z r. 1850, Amarena dowiedział się, że mógłby połączyć substancje wzmacniające rozkład, dodatki oraz promotory, aby podbić tzw. „impuls właściwy”. Firma Thunderbolt Aerosystems nazwała swą mieszaninę „Pertol” i wystąpiła o patent na nią.
Aby dodatkowo przedłużyć czas trwania lotu, Amarena zmienił także dwa inne aspekty swojej konstrukcji: W nowych plecakach ThunderPack ramy zbudowano z materiałów o kosmicznej jakości, a zbiorniki mieszczą ok. dwa razy więcej paliwa niż ich wersje z lat 1960-tych. Do budowy rurowej ramy Amarena użył takich materiałów i stopów jak tytan, Inconel, Hastelloy oraz magnez, a także kompozytowych włókien węglowych, grafitu i Kevlaru. Uznał, że dzięki zmniejszeniu wagi i podwojeniu ilości paliwa plecak ThunderPack może teraz latać 45 sekund na pełnym gazie. Twierdzi, że zastosowanie Pertolu jako paliwa podbija ten czas do 75 sekund.
Nadal jednak uważa się, czas trwania lotu wyklucza szersze zainteresowanie tym wynalazkiem. Dostajemy wiele zapytań od ludzi, których byłoby na to stać, ale zniechęca ich tak krótki czas trwania lotu – stwierdza Amarena.
Dodaje jednak, że firma Thunderbolt Aerosystems planuje ostatecznie zwiększyć czas trwania lotów swych wyrobów do czterech, a nawet pięciu minut. Aby to osiągnąć, Amarena zaczął budować małe jednostki prototypowe, stosując silniki odrzutowo-przelotowe zamiast rakiet. Ma nadzieję, że przy współpracy z czeską firmą produkującą małe odrzutowe silniki przelotowe uda mu się skonstruować pełnowymiarowe plecaki odrzutowe w ciągu 12 do 18 miesięcy.
Jeśli uda się to jego firmie, Amarena wierzy, że mieć będzie więcej klientów. Już teraz przewiduje, że plecaki odrzutowe znajdą zastosowanie przy gaszeniu pożarów i akcjach ratunkowych, a także w wojskowości oraz nadzorze i obserwacji. Jeden z potencjalnych klientów twierdził, że zaoszczędziłby miliony dolarów rocznie przy układaniu przewodów wysokiego napięcia, gdyby mógł zastąpić helikoptery plecakami odrzutowymi, nadmienia Amarena.
Eksperci uznają marzenia Amareny za bardzo śmiałe, ale wcale niekoniecznie niemożliwe. Prawie każda technologia spotyka się z krytyką wielu takich, co twierdzą, że tego się nie da zrobić – twierdzi prof. Eastlake z Uniwersytetu Embry-Riddle. Ale cały czas pojawiają się nowe narzędzia analityczne, nowe paliwa i nowe materiały konstrukcyjne. Naprawdę wahałbym się przed powiedzeniem, że coś jest niemożliwe.
Byli tacy, którzy przekonywali: „Możesz zostać Henrym Fordem plecaków rakietowych” – dodaje Amarena z charakterystycznym optymizmem. Podoba mi się to.
Testowanie plecaka rakietowego Amareny wykonane przez Billa Suitora można obejrzeć pod adresem: http://www.thunderman.net/gallery/videos.php.
Więcej o plecakach rakietowych można przeczytać pod adresem: http://www.rocketbeltsociety.com.
