Поколения приборов ночного видения - FORTUNA.ARMY
Поколения приборов ночного видения

Открытие инфракрасного излучения в девятнадцатом веке сильно поразило науку, теперь стало известно, как дикие звери видят в темноте, но ученые очень долго не могли его преобразовать в видимый спектр. Успеха добились только к тысяча девятьсот тридцать четвертому году, получив установку размером с холодильник.

С этого моменты начинается эра ночного видения, времени, когда каждый может обрести глаза зверя. Но прежде этого приборы ночного видения прошли целый путь, который можно условно разделить на поколения. Сегодня по поколениям классифицируют те или иные модели ноктовизоров (фр. nocturne — ночной + лат. visio – видение, в сочетании понимается как смотрящий в темноту) в зависимости от их характеристик , так как от поколения к поколению они становились все совершеннее: увеличивалась дальность обзора, качество изображения и мощность «железа» начиняющего прибор.

Главным делителем на поколения, является качество всего лишь одного элемента в аппарате – электронно-оптического преобразователя или сокращенно ЭОП. ЭОП выполняет роль конвертора инфракрасного изображения в видимый человеческим глазом спектр и усиливает его по яркости.

Поколение ПНВ начинается можно сказать с нулевого уровня, в качестве электронно-оптического преобразователя выступает преобразователь Холста оставшийся в истории как “стакан Холста”. Именно Холст работая в компании “Филипс” (Голландия) вместе со своей командой разработал первый работоспособный электронно-оптический преобразователь в одна тысяча девятьсот тридцать четвертом году.

«Историческая справка:

Электронно-оптический перобразователь Холста представлял собой два вложенных друг в друга стакана, на плоское дно которых был нанесен слой фотокатода и люминофора. При приложении к ним высоковольтного напряжения, образовывалось электростатическое поле, обеспечивающее прямой перенос электронного изображения с фотокатода на экран с люминофором. В качестве фоточувствительного слоя в “стакане Холста” использовался серебряно-кислородно-цезиевый фотокатод (или S-1), имевший довольно низкую чувствительность, хотя и работоспособный в диапазоне до 1,1 мкм. Этот фотокатод обладал высоким уровнем шумов, для устранения которых требовалось охлаждение до минус сорока градусов по Цельсию. Эти недостатки позволяли использовать ЭОП только в активном режиме, (с использованием подсветкой наблюдаемого изображения инфракрасным (ИК) прожектором).»

Появление такой новинки не осталось незамеченным, военные просчитав перспективы, в преддверии войны начали их активную разработку и доработку, в том числе ими занималась СССР, но об этом мы поговорим в отдельной статье. Первые индивидуальные серийные ПНВ стали выпускаться компанией EMI (Англия), с тысяча девятьсот сорок второго по сорок пятый год, они были стационарными и использовались в наблюдательных приборах. Помимо Англии, уже в начале второй мировой войны ПНВ устанавливали на некоторые серийные танки Германии, что давало им огромное преимущество в ночных боях. Хотя картинка, выдаваемая таким прибором была далека от совершенства, а дальность весьма скромна (сто — двести пятьдесят метров) – внедрение приборов ночного видения в войска шло крайне активно, мешала этому только их высокая стоимость. Так же Германия вела разработки ПНВ-прицелов для автоматов и морских судов. США немного отставало, но при этом начинала первые эксперименты с ПНВ на самолетах. В СССР этому направлению внимания особого внимания не уделяли, но финансирования не прекращали.

Факт:

«– Господин оберштурмбанфюрер, – прошептал кто-то. – Я их вижу, – ответил Репп. Прицел включен. Экран осветился. Он увидел первого – дрожащее человекоподобное пятно света на фоне зеленой темноты. Затем, позади него, еще одного, а за ним третьего. Он передернул затвор и навел темное перекрестье «Вампира» на первую фигуру… Около 22:00 было произведено 11 выстрелов беззвучно и в полной темноте, все одиннадцать поразили цель.»

Так Стивен Хантер в своем романе «Мастер-снайпер» описал применение прибора ночного видения Vampire-1229 Zielgerat солдатами вермахта…

18 ноября 1942 г. за подписью начальника HWaA генерала артиллерии Эмиля фон Лееба бал оформлен меморандум N 03369/42g по вопросам развития Maschinenkarabiner, в котором были сформулированы характеристики, необходимые для нового «Wunderwaffen» и патрона к нему. В меморандуме упоминался и чудоприцел ZG 1229 под названием Vampir предназначенный для этого оружия.

Большинство этих прототипов оружия достигло боевого театра слишком поздно и в слишком незначительном количестве для перелома ситуации. Многие Wunderwaffen вообще не соответствовали их стратегической цели и использовались для пропаганды и сокрытия предсмертной агонии фашизма, так как война была уже проиграна стратегически и выиграть ее при помощи огневой мощи было невозможно. Однако они не прекращали разработок образцов и прототипов, которые были чрезвычайно передовыми для своего времени. Исключение составляют только пожалуй гигантские танки, а так почти каждый Wunderwaffen превратился в современное оружие в следующих десятилетий. Исключением не стал и Zielgerat

Рабочий образец получили в конце сорок второго года. При массе чуть более двух кило он имел ЭОП нулевого уровня и нуждался в ИК-подсветке. Систему питал тринадцати килограммовый аккумулятор в деревянном корпусе, которого хватало на три часа активной работы. Эффективная дальность обзора была менее ста метров. Он так и не стал ночным кошмаром советских солдат в силу того, что война закончилась через три месяца после начала поставки таких прицелов в войска вермахта.

Так же в результате применения немецкой армией приборов ночного видения на своей бронетехнике Советская армия понесла серьезные потери в боях в районе венгерского озера Балатон. Для лишения противника того преимущества, советское командование вынуждено было использовать для освещения поля боя зенитные прожектора и осветительные ракеты, наибольшее их количество было применено при форсировании реки Одер. Именно желание «засветить» ночные прицелы противника, а не пресловутая «психическая» атака была истинной причиной применения зенитных прожекторов в ночном танковом бою.

По мимо этого стационарные корабельные ПНВ используют войска США при конфликте с Японией, наблюдать за берегом в такой ПНВ можно было более чем с километра благодаря огромным прожекторам ИК-подсветки и не менее огромным размерам входной линзы ЭОПа».

ПНВ 0-го поколения выпускались вплоть до двухтысячных годов в ряде стран на постсоветском пространстве. Сегодня таких «мамонтов» не производят нигде, заменив более совершенными образцами, при этом вторичный рынок ими все еще насыщен. В силу низкой цены спрос на эти «недоприборы» довольно велик особенно у охотников.

После ВОВ про приборы ночного видения временно забывают, так как работают над более важными проектами, такими как атомная бомба и полет человека в космос. После испытания первой американской и советской атомной бомбы кажется, что классической позиционной войне настал конец, все сражения будут решаться одним поворотом стартового ключа. Начинается гонка систем ПРО, радиолокации и тяжелобронированной техники, способной пережить ядерный взрыв. Про такие мелочи как ноктовизор даже не вспоминают, какие есть такие и используют. В корне эту проблему пересматривают в начале шестидесятых, когда армия США получает «по шапке» от Вьетнамцев, активно атакующих в ночное время, военными активизируются работы по улучшению уже существующих ноктовизоров 0-го поколения и поставки их на фронт для испытаний. СССР ловит момент и не стоит в стороне, также начиная свои исследования в этой сфере, на основе «трофейных» американских образцов и так же поставляет первые, самостоятельно изготовленные прицелы 1-го поколения на испытания Вьетнаму.

Отличительной особенностью ЭОП первого поколения является тот момент, что четкость изображения сохраняется только в центре, с плавным переходом к искажениям на краях (очень напоминает подзорные трубы восемнадцатого века, там была такая же проблема). Вторым отличием является тот факт, что при появлении в центре видоискателя яркого источника света, засвечивается весь видоискатель, на продолжительный срок. ПНВ первого поколения даже могли работать без подсветки, но при строго определенных условиях. Для этого требовалось хоть какой-то свет, например, свет луны. Света звезд уже не хватало, и требовалась активная ИК-подсветка. Выходом было составление в один ряд двух-трех приборов, для лучшего светоусиления. Эффективность возрастала в разы, прибор можно было использовать и при свете звезд, вот только при таком способе размытие по краям становилось еще сильнее, оставляя нормальную картинку лишь на крошечном пятачке в центре. Размер и вес самого ПНВ становился непозволительно большим, для питания требовалось в три раза больше аккумуляторов. Вскоре приборы ночного видения первого поколения были заманены на поколение 1+   

Война во Вьетнаме активно стимулирует разработки военных США, становится понятно что даже ПНВ 1-го поколения имеют ряд серьезных недостатков, которыми активно пользуется противник. Например, для выведения американских ноктовизоров из строя вьетконговцы использовали обычные магниевые фотовспышки или самодельные световые гранаты (были зафиксированы даже факты использования фейерверков), которые с полукилометра «наглухо» ослепляли ПНВ на три-пять минут (при этом вспышка не обязательно должна была быть произведена прямо перед прибором, хватало и простой боковой засветки). Только спустя полтора года ученые частично решают эту проблему, создав ПНВ 1+ поколения.

В ПНВ 1+ вместо кварцевого стекла на объективе монтировали специальную волоконно-оптическую пластину, сокращенно — ВОП, с внутренней сферической поверхностью. ВОП представляет собой множество микроскопических стеклянных световодов, способных передавать изображение с большой четкостью.

Такая примитивная модернизация расширила площадь четко видимого изображения (уменьшив размытие по краям видоискателя), существенно уменьшила дисторсию (искажение формы предметов на расстоянии). Теперь ЭОП было защищено от засветок боковыми точечными источниками света (так как свет проходил, только в том случае если был направлен строго напротив линзы, вспышка со стороны была нестрашна, появилась возможность работы в условиях города, где достаточно ненаправленных ярких источников света).

1+ поколение превосходило почти вдвое эффективную дальность обзора без активной подсветки (усиление света превысило отметку в тысячу раз) по сравнению с 1 поколением, хотя угол обзора уменьшился. Контрастность изображения достигла вполне приемлемого уровня, достаточного для различия не только контура человеческого тела, но и даже рассмотрения некоторых крупных деталей экипировки. Такие приборы по сей день остаются в производстве, устанавливаются на военную технику ремонтно-технического направления.                

По окончанию Вьетнамской компании, становится понятно, насколько уязвимы войска в условиях незнакомой местности в темное время, особенно против диверсионных групп противника оснащенных приборами ночного видения. Финансирование разработок ночных прицелов и ноктовизоров как в США так и в СССР удваивается, привлекаются лучшие специалисты. Начинается настоящая гонка за «глаза хищника», модификации следуют одна за другой, но дела это не меняет. ПНВ все еще тяжелы, крайне прожорливы в план электропитания и требуют активной подсветки в безлунную ночь, если хочется видеть далее нескольких десятков метров. Успеха добиваются опять американцы, привлекая для своих разработок бывших ученых вермахта, они уже в семидесятые годы разрабатывают вторично-эмиссионный усилитель в виде микроканальной пластины (МКП).

Этот усилитель представляет собой тонкую пластинку с наклонными микроканалами, число которых более 1млн, а диаметр 10-12 мкм. Обе поверхности МКП полируются и металлизируются, между ними прикладывается напряжение в несколько сотен вольт, что позволяя получить коэффициент усиления в десятки тысяч раз по сравнению с 1+ поколением. Таким приборам присваивается статус 2-го поколения. Так же для увеличения разгона электронов используется «разгонная камера» что существенно повлияло на длину прибора ночного видения.             

Долго радоваться американцам не пришлось, еще до создания серийного образца такого ПНВ, его чертежи были украдены советскими разведчиками прямо из лаборатории на Гавайях, вместе с экспериментальным образцом. Столь дерзкий поступок затормозил разработки США почти на полгода, которые они потратили на усиление безопасности своих лабораторий и поиск «крота». Результатов поиски так и не принесли. За этот полугодовой период советские ученые собрали и испытали первый прицел 2-го поколения НСПУ-М. Усиление света достигало отметки в пятидесяти тысяч раз, а значит, дальность видимости без активной подсветки перешагнула порог в три сотни метров. Размытие по краям было несущественно.

Засветки такие приборы практически не боялись, и через них можно было смотреть на источники яркого света (правда с приличного расстояния), детализация хорошего качества обуславливалась высокой контрастностью и четкостью картинки.

НПСУ-М первый советский прицел 2-го покаления

Теперь было решено, что качество изображения более чем достаточное и нужно срочно уменьшать размеры прицелов, да и над весом поработать. Так появились ПНВ 2+ поколения. Главным достижением этих ноктовизоров стало отсутствие разгонной камеры. ЭОП доработали так, что электроны вылетали прямо на люминофор, формируя картинку. В связи с малой скоростью электронов, коэффициент увеличения яркости упал вниз примерно до отметки в тридцать-тридцать пять тысяч раз, такой прибор стал «слепым» на тридцать процентов по сравнению со вторым поколением. Ситуацию исправили при помощи увеличения чувствительности фотокатода к инфракрасному излучению (это привело к увеличению яркости картинки, из-за чего она кажется выгоревшей). На открытой местности такой прибор превосходил ПНВ оснащенные разгонной камерой, яркости звезд хватало для построения очень четкой картинки на больших дистанциях. При луне или в условиях города такая картинка немного выгорала, теряя контрастность, длилось это недолго благодаря хоть и задумчивой, но все же автоматической системе регулировки яркости. Засветки он не боялся и вовсе, можно было смело смотреть на прожектора и фонари, была и другая проблема — в полностью закрытых помещениях, где свет практически отсутствовал вовсе, ПНВ 2-го поколения еще что-то показывали (хотя бы размытые контуры), а ПНВ 2+ поколения выдавали только темную «размазню».

Несмотря на такой недостаток, прибор получился компактным, универсальным и не требующим для работы больших затрат энергии (для работы хватало обычных батареек класса ААА). ПНВ начал активно применятся в армии в качестве индивидуального прибора для водителей бронетехники и пилотов вертолетов. Он не зависел от бортовой системы питания, был достаточно легким, что бы его можно было носить на шлеме. Теперь механик-водитель мог не только смотреть прямо, но и осмотреться вокруг, а снайперу не приходилось волочь за собой трёхкилограммовый полуметровый прицел, работающий от огромных батареек. Сейчас это основной прибор ночного видения большинства армий мира, используемый в бронетехнике и подразделениями пехоты. Современные модели данного ноктовизора очень компактны, легко помещаются в карман и весят не более чем полкилограмма.

В восемьдесят втором году миру представили ПНВ способный видеть даже в кромешной тьме, от предшественников он отличался крайне высокоэффективным полупроводниковым фотокатодом на основе арсенида галлия, невероятно чувствительным к инфракрасному излучению. ЭОП такого прибора получил следующий класс поколения – 3-й. Минусом такого чуда, стала его сложность производства. Весь процесс состоял более чем из четырехсот операций, выполняемых в вакууме роботами, так как некоторые элементы конструкции активно окислялись при взаимодействии с воздухом. Чувствительность возросла в разы по сравнению со 2-м поколение, теперь можно было видеть цель на дистанции в пятьсот метров при звездном небе затянутом облаками, во время хорошей ночной погоды, света звезд хватало для обзора на дистанции свыше двух километров.  ЭОП третьего поколения являются сугубо военными девайсами и продаже гражданским лица практически не подлежат, кроме пары моделей. Да и то, распространение разрешенных приборов этого поколения под контролем у спецслужб.

Кроме этого к прицелу вернулась старая детская болезнь в виде боязни засветки, как прямой, так и боковой с дистанций ближе пятисот метров, ведь в качестве линзы объектива тут устанавливают сапфировое стекло высокого качества. Использовать данный прибор в городе не целесообразно. Его ниша – авиация, где он выступает в качестве стационарных ночных поисковых систем на самолетах и вертолетах. Так же его монтируют в ночные бинокли, но сложный технологический процесс и цена в несколько тысяч долларов (от 4000 до 10 000$) не позволяет делать это слишком часто.ПНВ 3-го поколения, лунная ночь.

Фантастическая стоимость ПНВ 3-го поколения заставила ученых искать выход из сложившейся ситуации путем упрощения прибора при сохранении предыдущих характеристик. Конструирование более дешевой версии ЭОП нового поколения проводилась с учетом технологических достижений всех ЭОП предшествующих поколений, итогом стал мультищелочной фотокатод сверхминиатюрной конструкции с особо высокой чувствительностью в инфракрасной области (S-25R). При помощи таких фотокатодов был создан ЭОП поколения SUPER II+.

Результат получился неожиданным, эффективность работы ЭОП повысилась на пятьдесят процентов, шумы на изображении по сравнению с третьим поколением снизились практически в два раза. Примененные микроканальные пластины с большим количеством каналов, что повысили разрешающую способность до уровня третьего поколения. Дальностью они не сильно уступали более совершенным «трешкам», что в купе с отсутствием засветки и низкой ценой сделали их популярнее дорогого собрата. Теперь именно SUPER II+ применяются в войсках морской пехоты США и подразделениях SAS, потихоньку заменяясь еще более совершенными приборами 4-го поколения, которым, вообще безразлична даже направленная засветка. Автомат регулировки яркости выравнивает оттенки на видоискателе быстрее, чем за полсекунды, а увеличение яркости в несколько сотен тысяч раз позволяет четко различать человеческую фигуру на дистанциях свыше полукилометра.

ПНВ 4-го поколения поражают четкостью картинки и устойчивостью к засветке, хотя все еще есть над чем работать…

В скором бедующем в войска поступят приборы ночного видения пятого поколения, разработку таких приборов ведут у нас, в США же пошли по пути развития тепловизионных ПНВ, решив, что 3-4 поколения им более чем достаточно…

Request a call back
Translate »