24 marca 2015 2 komentarze Noktowizja, Sprzęt

Wszystko co chciałbyś wiedzieć o historii noktowizji

Obraz w odcieniach zieleni wygenerowany przez noktowizor

Noktowizja to technika wykorzystywania promieniowania podczerwonego do obserwacji obiektów w ciemności. Jak się rozwijała i od czego wszystko się zaczęło? O tym opowiemy w tym artykule.

Potrzeba matką wynalazku.

Idea nocnych operacji wojskowych pojawiła się po raz pierwszy już przy okazji wojny trojańskiej, kiedy Prylis, dzięki podszeptom bogini Ateny, zlecił Epejosowi zbudowanie słynnego drewnianego konia. Mimo ostrzeżeń, konstrukcja została wprowadzona do Troi, a pod osłoną nocy, greccy wojownicy z Odyseuszem na czele opuścili kryjówkę, aby przejąć miasto. Tak rozpoczęły się pierwsze nocne działania militarne.

Koń Trojański - Domenico Tiepolo (1773)

Koń Trojański – Domenico Tiepolo (1773)

Początek badań nad noktowizją.

ferdinant-braun

Ferdinand Braun

W 1895 roku Ferdinand Braun – profesor fizyki na Uniwersytecie w Strasburgu odkrywa kineskop (CRT). W latach 1882 – 1901 trwają badania emisji termoelektronowej, które przyczyniły się do wynalezienia przez J. A. Fleminga diody próżniowej, działającej w oparciu o zasady funkcjonowania elektronów. W 1907 Borys Rosing – rosyjski uczony użył CRT do stworzenia eksperymentalnego sygnału wideo i nagrania obrazu, udało mu się wyświetlić proste geometryczne kształty. Przed wybuchem I wojny światowej, na początku 1914 roku w Kansas, Stowarzyszenie US Cavalry publikuje tłumaczenie dzieł japońskiego oficera, dowódcy kompanii w wojnie rosyjsko-japońskiej – „Training in Night Movements”, z pozycji tej można się dowiedzieć między innymi, że:

  • Widoczność w nocy można poprawić, trenując wzrok – ludzie przyzwyczajeni do ciemności mają bardziej wyczulone zmysły i lepiej koncentrują uwagę.
  • Jeżeli raz coś dostrzeżemy, później łatwiej nam będzie to wypatrzyć, nawet z dużej odległości.
  • Widoczność w nocy wpływa na to, że położenie obiektu różni się od swojego naturalnego położenia, dla obserwatora bowiem, punktem odniesienia jest źródło światła.

W czasie I wojny światowej Niemcy wykorzystują latarki, lampy i miotacze ognia, wytwarzające światło na polu walki, czym budzą przerażenie Brytyjczyków i Francuzów.

Po I wojnie światowej.

Patent na tubę elektronowąW 1924 roku Louis de Broglie stawia hipotezę, że elektrony posiadają naturę falową. Informacja zostaje wkrótce potwierdzona i daje początek rozwojowi elektrooptyki. W 1926 roku, H. Bush badał pola elektryczne i magnetyczne, wykazał, że mogą one działać jak soczewki, co przyczyniło się do powstania wielu urządzeń elektrooptycznych. Dwa lata później – w 1928 roku pojawiła się idea stworzenia przetwornika elektrooptycznego (G. Holst i H. De Boer), pierwsze próby okazały się nieudane, sukces odniesiono dopiero w 1934 roku, wynalazek nazwano „Holst glass”.
Brytyjska firma EMI opracowała przemysłowe próbki przetwornika i zaczęła je produkować dla Królewskich Sił Zbrojnych, niedługo później badania w tej dziedzinie podjęli także Holendrzy, Niemcy i Amerykanie.

Na początku lat 30. świat był zafascynowany radiem, a naukowcy wzięli pod lupę transmisję obrazu rzeczywistego. Wzorowano się na mikroskopie, elektronicznym teleskopie i radarach, aż w końcu powstała prymitywna maszyna, umożliwiająca widzenie w nocy. W 1935 roku w magazynie dla fizyków opublikowano pracę Waltera Schaffernichta „Über die Umwandlung von Lichtbildern in Elektronenbilder” (O konwersji zdjęć w obrazy elektronów). W 1936 roku Schaffernicht składa zgłoszenie patentowe, zatytułowane „Electron Image Tube”, a 3 lata później Urząd Patentowy USA wydaje patent.

Tymczasem w ZSRR…

Niemal równolegle, wiosną 1935, labolatorium V. I. Krasovskiego w ZSRR produkuje podobne systemy, a od 1936 – półprzezroczyste fotokatody o wyższej czułości niż u konkurencji.

II wojna – pierwsze kroki noktowizji.

Wspomniane osiągnięcia Niemców w latach 30. przyczyniły się do stworzenia pierwszych mechanizmów IR. W 1936 roku niemiecka firma AEG rozpoczyna badania nad rozwojem urządzeń termowizyjnych i noktowizyjnych, a już w 1939 powstaje pierwszy w pełni udany prototyp. Jesienią 1942 roku zostaje oddany do użytku reflektor podczerwieni. Do 1944 roku Wehrmacht posiada ponad 300 czołgów typu Pantera, wyposażonych w reflektory podczerwieni i przetworniki obrazu, umożliwiające obserwację z odległości 600 m.

System noktowizyjny montowany na niemieckich czołgach Pantera.

System noktowizyjny montowany na niemieckich czołgach Pantera.

W 1943 roku rząd ZSRR nakazuje rozwijać urządzenia, które wykrywają sygnały nawigacyjne IR, umożliwiają identyfikację docelową i oświetlenie. Rok później powstaje pierwsza „Iskra”, obsługiwana przez 2 osoby – jedna znajduje cel za pomocą lornetki IR i włącza reflektor podczerwieni, druga strzela; obiekt może znajdować się w odległości 60-100 m. Elektrooptycznych narzędzi nie używano w warunkach bojowych.

Po II wojnie światowej – rozwój, rozwój!

Do walk najchętniej używano karabinów T3 (przystosowany do noktowizji karabin M2), które posiadały specjalne mocowania (na górze i na dole broni), do których można było zamontować dodatkowe urządzenia działające na podczerwień. Zasięg działania sięgał nawet 70 metrów i mimo że wykorzystano zaledwie 500 karabinów, to one same spowodowały 30% ogólnych strat po stronie Japończyków.

Amerykański karabin T3 z noktowizorem i oświetlaczem

Karabin T3 (zmodyfikowany M2) z noktowizorem i oświetlaczem

Podjęto prace nad przekształceniem tradycyjnych karabinów M1 i M3 na potrzeby noktowizji, dołączano do nich teleskop, uchwyty, źródła światła i baterię; całkowita waga takiego sprzętu (pozwalającego dobrze widzieć z odległości 120 m) wynosiła prawie 13 kg. W latach 60. wiele z tych zestawów zostało rozmontowanych i sprzedanych myśliwym oraz obserwatorom ptaków.

W 1950 roku wspomniana wcześniej firma AEG wyprodukowała lornetki ze źródłem światła podczerwonego Ferro 51 GEN, które były używane przez niemieckie i szwajcarskie wojska.

Od 1962 roku Polan Industries i Varo, Inc dostarczyło armii amerykańskiej około 4 tysięcy nowych karabinów M14, na których zamontowano urządzenia na podczerwień, dzięki którym zasięg broni w nocy wynosił aż 300 m.

1965 – 1975, pierwsza generacja.

W 1961 roku powstaje, a w 1965 zostaje wprowadzony pierwszy pasywny system AN/PVS-1 “Starlight Scope”, który nie wymaga sztucznych źródeł światła. Był to pierwszy noktowizor, który wzmacniał naturalne źródła światła (gwiazdy, księżyc); niestety pełni jego możliwości można było doświadczyć wyłącznie przez pół miesiąca, kiedy księżyc był dobrze widoczny na niebie, inną przeszkodą w działaniu mogła być zła pogoda. Przez to, że zastosowano technologie próżniowe, dodatkowym problemem były zniekształcenia obrazu. Ulepszona wersja PVS-2 swój chrzest bojowy przeszła w dżunglach Wietnamu gdzie używana była przez amerykańskich zwiadowców i strzelców wyborowych.

Żołnierz amerykański z karabinem M16A1, wyposażonym w noktowizor pasywny PVS-2 „Starlight Scope”.

Żołnierz amerykański z karabinem M16A1, wyposażonym w noktowizor pasywny PVS-2 „Starlight Scope”.

1975, druga generacja.

W 1975 roku firma Optic Electronic Corporation (Dallas) wypuszcza pierwsze, wysokiej jakości, urządzenie, które spełniło wojskowe wymogi – PVS-4. Korpus wykonano z metalu i ceramiki, użyto także płytki MCP, która skuteczniej wzmacnia światło. Dzięki zastosowanym ulepszeniom, urządzenie dostarcza wysokiej jakości obraz, praktycznie bez zniekształceń, posiada automatyczną regulację jasności i dostosowuje się do zmieniających się warunków oświetleniowych. W 1976 roku podpisano pierwszy kontrakt na wyprodukowanie 47.074 szt, do 2002 roku w samych Stanach Zjednoczonych wyprodukowano ponad 150.000 szt. Komercyjnym odpowiednikiem takiego noktowizora jest NYX-7 od Armasight

Noktowizor PVS-4

Noktowizor generacji 2 – PVS-4

1985, trzecia generacja.

W 1985 roku podpisano 5-letnie kontrakty z przedsiębiorstwami: ITT / Varo Joint Venture i Litton na stworzenie nowych systemów noktowizyjnych, które miałyby zastąpić PVS-5. ITT dostarczyło AN/PVS-7B, a Litton AN/PVS-7A – są to gogle z wmontowaną III generacją wzmacniaczy obrazu. Urządzenie posiada opcję odmgławiania oraz zapobiega parowaniu soczewek.

PVS-14 jest jednym z najlepszych jednookularowych urządzeń noktowizyjnych. Posiada ręczną regulację wzmocnienia obrazu, jest lekki, używany w misjach mających na celu obserwację, a także do dowodzenia i kontroli. Systemowy projekt urządzenia pozwala na użycie z montażem na głowie, broni lub jako zwykła luneta obserwacyjna.

Noktowizor PVS-7 Cyklop

Prototypowa wersja noktowizora generacji 3 – PVS-7 o pseudonimie „Cyklop”

od 2000 – generacja czwarta

Najnowsze rozwiązania w dziedzinie noktowizji nazywane są popularnie czwartą generacją, jednak nie jest to oficjalna ani uznana za poprawną nazwa. Amerykański urząd NVESD, odpowiedzialny za kategoryzowanie technologii noktowizyjnej, pozostaje przy określaniu jej generacją 3 z dopiskiem dookreślającym – OMNI. Urządzenia te charakteryzuje wysoka jakość oraz najlepsze parametry. Niestety, na razie technologia ta jest ściśle zarezerwowana dla jednostek wojskowych. Urządzenia OMNI różnią się w dwóch kwestiach: pierwszą z nich jest system kontroli napięcia „Auto Gating”, dzięki któremu poprawiono reakcję fotokatody na zmiany natężenia światła; drugą istotną zmianą jest zmniejszenie bariery jonowej na płytce MCP, która odrzucała wcześniej znaczne ilości elektronów. Aktualnie używane są wersje od OMNI IV do OMNI VII. Ulepszenia aktualnej technologii pociągnęły za sobą również negatywne skutki – poprawę obrazu uzyskano kosztem zdecydowanego skrócenia żywotności urządzeń.

Noktowizor 3 generacji N-15 ze wzmacniaczem obrazu „Pinnacle”. Producent - Armasight.

Noktowizor 3 generacji N-15 ze wzmacniaczem obrazu „Pinnacle”. Producent – Armasight.

Co dla noktowizji przyniesie jutro?

Przyszłości noktowizji wypatruje się w integracji wielu samodzielnych funkcji w jednym urządzeniu; redukcję rozmiarów, masy i poboru energii, a także ulepszenia w zakresie wykrywania zagrożeń i identyfikacji swój/wróg, wreszcie, co istotne obniżenie kosztów eksploatacji. Jedno jest pewne, technologia widzenia w nocy jest priorytetem na liście największych armii świata i w przyszłości możemy się spodziewać wielu innowacyjnych rozwiązań. Najbardziej prawdopodobnym rozwojem wydarzeń będzie przeniesienie się z analogowych wzmacniaczy światła na cyfrowe w których mamy możliwość manipulowania danymi, przekazywanymi użytkownikowi. Kolejnym krokiem w rewolucji będzie integracja noktowizji z hełmami. I stworzenie swoistej wirtualnej rzeczywistości na rzeczywistym polu walki.

Krzysztof Rydlak

Krzysztof Rydlak

Menedżer projektu at SpyOptic.pl
Specjalista w dziedzinie optoelektroniki, pomysłodawca sklepu z optyką specjalistyczną dla myśliwych - SpyOptic. Fan sportów ekstremalnych i outdooru. Codziennie wspiera klientów w wyborze odpowiedniego sprzętu.
Krzysztof Rydlak
Podziel się tym ze znajomymi!
Share on FacebookShare on Google+Tweet about this on TwitterPin on PinterestEmail this to someone

2 komentarzy do Wszystko co chciałbyś wiedzieć o historii noktowizji

  1. Breksio napisał(a):

    Dlaczego nie jest dostępna 3 generacja w państwa sklepie?

    • Daniel Król napisał(a):

      3 generacja urządzeń noktowizyjnych podlega ścisłym regulacjom a do ich sprzedaży wymagana jest licencja po stronie sprzedawcy jak i po stronie kupującego. Oficjalnie w żadnym państwie europejskim nie prowadzi się sprzedaży detalicznej noktowizorów gen 3. Nie polecamy zakupów generacji 3 ponieważ rzeczywisty skok jakości jest odczuwalny głównie pomiędzy generacją 1 a generacją 2. Dodatkowo problemem będzie serwisowanie takiego sprzętu na terenie Polski, ponieważ jedyne serwisy zajmujące się generacją 3 mieszczą się w Stanach Zjednoczonych. Trzeba się dobrze zastanowić przed zakupem noktowizji gen3 z nieznanych źródeł.

      EDIT:
      Generacja 3 jest już dostępna w naszym sklepie dzięki kanadyjskiemu producentowi GSCI, zapraszamy:
      http://spy-optic.pl/25_gsci

      Pozdrawiam,
      Daniel

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *