Марио Арканжелиc - Радиоэлектронная война (От Цусимы до Ливана и Фолклендских островов)
После войны исследования по ИК-системам продолжились. Теперь, их значение как средства обнаружения при собственной незаметности, стало высоко цениться. Постоянный прогресс в этой области привел к длинной череде изобретений военного назначения.
Для применения в аэронавтике, были разработаны приборы ИК-сопровождения, способные сигнализировать о высоте полета и азимуте любой излучающей тепло цели в воздухе, на земле, на море и под водой; также, они могли быть использованы для инструментальной системы посадки самолетов и гидрографических наблюдений вдоль берегов. Еще одним важным изобретением стала тепловизионная или ИК система наблюдения (Forward Looking Infra Red — FLIR). Это устройство позволяет летчику, летящему в облаках или полной темноте, "видеть" все объекты на земле или под облаками, которые отличаются своими радиометрическими температурами от окружающей местности. ИК-системы оказались особенно полезны в области ракетной техники и стратегического наблюдения; установленные на спутниках, они дают немедленное предупреждение о пуске МБР из любой точки земного шара. Для целей слежения были разработаны приборы, способные обнаруживать наличие в атмосфере вредных и отравляющих газов. Для улучшения возможностей РЛС, их дополнили ИК-датчиками. Это особенно важно при соблюдении радиолокационного молчания.
Спрос военных на ИК-приборы обусловил быстрый технический прогресс в этой области и привел к разработке еще более совершенных приборов, таких как датчики мощности, радиометры и другие ИК-измерительные приборы.
Применение ИК в чисто научной области, промышленности и медицине слишком разнообразно, чтобы об этом подробно рассказывать. ИК-системы применяются для разнообразных целей, начиная от проверки асфальтового покрытия автодорог до ранней диагностики опухолей и многих других болезней, особенно сосудистых заболеваний, от ИК-печей для приготовления пищи до ИК-инкубаторов, от окраски автомобилей до измерения температуры звезд. Одним из наиболее известных его применений, конечно же, является фотография. Первые опыты с ИК-фотографированием были сделаны в 30-х годах, которые привели к целой серии инноваций в этой области. Например, хорошую фотографию можно сделать с использованием ИК-технологии с дальности около 1 000 км; это особенно важно в области геодезии. ИК-фотографирование также, полезно и для обследований качества растительности по цвету ее листьев, который четко виден на ИК-фотографиях, что позволяет отличить больные от здоровых.
В геологии, ИК-фотографирование пластов минералов выявляет их геологический возраст, поскольку ясно различается присутствие бактерий в скальных породах, поскольку бактерии и покрывающая их земля имеют различные радиометрические температуры. Аналогичная технология особенно полезна при обнаружения подземных центров управления и складов, а также археологических объектов и исчезнувших городов. ИК-технология особенно полезна для обнаружения фальшивых писем и документов, поскольку некоторые типы чернил выявляются ИК-облучением. Применение ИК-лучей в области связных систем очень интересно; в настоящее время исследования направлены на разработку систем, посредством которых сигналы передавались бы посредством электромагнитных волн ИК-спектра по волоконно-оптическому кабелю. Это применение особенно интересно во всех областях телекоммуникаций, таких как: телефония, передача изображений, кабельное телевидение и передача данных.
Для дальнейшего рассказа о применении ИК-энергии, сначала, было бы полезно напомнить некоторые понятия из области физики.
Известно, что сетчатка человеческого глаза чувствительна только к небольшому спектру частот, т. е. видимой части электромагнитного спектра; более того, чувствительность глаза не постоянна и изменяется в соответствии с хроматической шкалой света. Например, раздражающий эффект желтого света почти в 100 000 раз больше чем красного, который является наименее сильным в этом отношении. Длина волны желтого цвета — приблизительно 0,0005 мм, в большую и меньшую сторону от нее, чувствительность человеческого глаза сильно падает. В дальней части спектра, глаз все еще способен различать длины волн около 0,0008 мм, но после этого значения властвует темнота, поскольку размеры сетчатки при таком излучении слишком малы, чтобы генерировать ответ в наших органах зрения. Длины волн большие 0,0008 мм находятся в ИК-диапазоне, и, если имеют значительную интенсивность, то воспринимаются нами как тепло. Поэтому, главный фактор отличия ИК-энергии от световой радиации лежит в длине ее волны. ИК-диапазон начинается там, где кончается красный цвет видимого спектра и заканчивается перед СВЧ-диапазоном, используемым для работы РЛС с большим разрешением (EHF). Сам же ИК-диапазон разделен на 4 части: ближний, средний, дальний и крайний. Основными факторами ИК-систем являются источники, передача ИК-энергии и детекторы или датчики.
ИК-энергия спонтанно излучается всеми телами, которые имеют температуру выше абсолютного нуля (- 273 градусов Цельсия). Этот процесс вызван колебаниями молекул тканей и, поэтому, прямо зависит от температуры.
Прототип ИК-датчика можно найти в природе, в ее животном мире. Последние из змей, появившихся на Земле — очень ядовитое семейство pit viper, обитающее в Северной и Южной Америке и особенно в Юго-Восточной Азии, имеет две небольших ямочки между глазами и ноздрями с находящимися в них двумя прекрасными ИК-датчиками, которые позволяют им обнаруживать и определять местоположение всех предметов, которые теплее или холоднее окружающей среды. Эти датчики чрезвычайно чувствительны и могут обнаруживать малейшие изменения температуры.
Они состоят из мембраны заполненными особыми нервными волокнами и натянутыми на небольшую, наполненную воздухом полость и реагируют на тепло. С их помощью, змея, обычно прячущаяся в трещинах почвы, может в полной темноте обнаружить присутствие лягушки, мыши или другого несчастливого существа попавшего в ее сферу действий и убивает его.
Будучи одной из форм электромагнитной энергии, ИК-излучение может поглощаться и трансформироваться в тепло или преобразовываться каким-то иным способом, чтобы сделать его видимым; например, оно может быть преобразовано в электрический ток или быть спроецировано на фотопленку чувствительную к ИК-лучам. С точки зрения военного применения, датчики ИК-энергии продемонстрировали свое практическое значение в конце Второй мировой войны, когда они впервые были использованы для обнаружения и слежения за самолетами. Все применявшиеся во время Второй мировой войны ИК-устройства были почти исключительно активного типа приборами, когда луч ИК-энергии фокусировался на цели. Однако, немцы экспериментировали также и с полностью пассивными системами, которые не излучали ИК-энергии — подобно гремучей змее. Эта система предназначалась для обнаружения самолетов на дальности 12 км, но так и не была применена в реальных боевых действиях, вероятно вследствие несовершенства тогдашних ИК-технологий, что не позволяло начать серийное производство таких систем.
После войны крупнейшие державы мира продолжили исследования по ИК-лучам, сконцентрировавшись на пассивных системах наведения оружия.
Эти системы имели преимущества: не выдавали присутствия управляемого оружия, имели высокую точность и, более того, были не восприимчивы к РЭП. В 1950 году эти исследования привели к разработке первой пассивной ИК-системы наведения ракет. Первой ракетой, которая наводились такой системой, была американская AIM-9 Sidewinder, за ней последовали AIM-4 Falcon, британская Firestreak и французская Matra R.550 Magic.
ИК-лучи легко распространяются в диапазоне 3,0 — 4,0 микрон, но сильно ослабляются в диапазоне длин волн 5,0 — 8,0 микрон. Другими словами атмосфера "прозрачна" для ИК-лучей только в определенном диапазоне длин волн.Самой знаменитой из них стала американская AIM-9 Sidewinder, которая подтвердила свою высокую точность во время первых же испытательных пусков. Радиоуправляемые мишени, которые использовались для испытательных стрельб, систематически сильно разрушались этой ракетой, которая самонаводилась прямо в сопло реактивного двигателя мишени. Чтобы уменьшить стоимость восстановления дорогостоящих мишеней, на консолях ее крыла были установлены сильные источники ИК-излучения, которые было значительно легче ремонтировать. Затем, высокая точность Sidewinder была подтверждена трагическими событиями, произошедшими в 1961 году в США во время тренировочного полета. Бомбардировщик В-52 Stratofortress случайно был сбит ракетой Sidewinder выпущенной истребителем-бомбардировщиком F-100 ВВС США. Ракета влетела в сопло одного из двигателей и взорвалась, консоль крыла оторвалась и самолет понесся к земле. Большая часть экипажа погибла.
Через несколько лет, вокруг ракеты Sidewinder развернулась невиданная шпионская "история", многие аспекты которой не ясны до сих пор. Предприимчивому советскому агенту каким-то образом удалось выкрасть ракету Sidewinder вместе с ее ИК ГСН с авиабазы в Западной Германии и тайно вывезти ее в Москву. Укутав ракету в ковер, на своем автомобиле, он проехал пол-Германии, а затем поездом переслал ее через границу задекларировав как свой багаж "не имеющий коммерческой ценности"! Вскоре, русские стали выпускать ракету с ИК ГСН Р-3, которая почти полностью была идентична американской Sidewinder.
