Станислав Зигуненко - 100 великих достижений в мире техники
Прибор ночного видения
Недостатки природы нам приходится компенсировать техническими средствами. Еще в 1912 году конструкторы пытались крепить мощный фонарь к боевой винтовке. Однако светящий фонарь прекрасно демаскирует и самого стрелка. А потому в дальнейшем развитие ночных прицелов пошло совсем иными путями.
Первые приборы ночного видения, появившиеся еще в середине XX века, состояли из окулярной оптики, создававшей изображение наблюдаемого ландшафта на поверхности фотокатода. Затем выбиваемые светом электроны подхватывались и ускорялись электрическим полем и после фокусировки бомбардировали люминесцентный экран, создававший гораздо более яркое изображение. Оно либо просто наблюдалось глазом через окуляр, либо поступало на электровакуумный ЭОП (электронно-оптический преобразователь) – для еще большего усиления яркости.
Современные приборы ночного видения имеют еще более сложную конструкцию и позволяют обнаруживать человека, технику и зверей даже в совершенно безлунную ночь, поскольку общее усиление яркости может достигать сотен тысяч раз. Причем происходит оно в основном в микроканальном электронном умножителе, состоящем из множества тонких трубочек. Фотоэлектроны, сфокусированные и разогнанные в первичном ЭОП, попадают на вход такой трубочки и – далее, летя внутри микроканала, продолжают ускоряться и размножаться, выбивая все новые носители заряда. Раздельное усиление каждой точки существенно повышает контрастность изображения и исключает мощный ореол вокруг ярких объектов.
Понятно, что вся работа по усилению происходит в вакууме, так как только там электроны могут ускоряться и размножаться.
Кроме микроканальных умножителей в приборах ночного видения почти всегда используется сборка оптических волокон. Их функция чисто служебная – донести свет до поверхности фотокатода. Использование оптоволокна позволяет существенно улучшить качество изображения.
Пассивные и активные. Для обеспечения ночного видения часто используется инфракрасное (ИК) излучение с длинами волн от 0,7 до 3 мкм и от 3 до 5 мкм. Дело в том, что каждый человек, нагретый двигатель и т. д. являются мощным источником таких лучей, что позволяет разглядеть людей и технику даже при самой совершенной маскировке.
В основу конструкции большинства приборов опять-таки положен электронно-оптический преобразователь (ЭОП) не воспринимаемого глазом ИК-изображения в видимое. На переднем торце его трубки с внутренней стороны нанесен полупрозрачный фотокатод, на заднем, тоже изнутри, – люминесцентный экран.
Щелочное покрытие первого имеет наибольшую чувствительность именно в ИК-диапазоне длин волн. Падающие кванты света выбивают с его поверхности электроны, которые под действием электрического поля устремляются к экрану. Пучок фокусируют с помощью электростатического устройства, создающего эффект «линзы». Взаимодействие электронов с люминофором вызывает зеленоватое свечение экрана. Таким образом, ИК-изображение преобразуется в довольно четкое видимое.
Впрочем, на практике порой этого бывает недостаточно. И тогда, кроме пассивных систем наблюдения, применяют активные. Еще во Вторую мировую войну в американском «Снайперскопе» и немецком «прицеле ночного снайпера», наряду с ЭОП, использовался и ИК-прожектор, который подсвечивал невидимыми лучами объект и позволял разглядеть его получше. Для этого, правда, приходилось таскать на себе блок питания напряжением около 30 кВ. Кроме того, действовали такие приборы на дальности всего до 60 м, что для снайперов явно недостаточно. Поэтому устанавливались такие приборы в основном на автоматах штурмовых спецгрупп – «Гаранд» М1 (М2) и МР-44.
К подобным же приборам активного типа относились и советские «подсветочные» ночные прицелы типа стрелкового НСП-2, пулеметных ППН-1 и -2.
Впрочем, вскоре от таких приборов пришлось отказаться, поскольку противник научился обнаруживать и ИК-прожекторы столь же хорошо, как и обычные источники освещения. Кроме того, эффективность такой подсветки резко падала при пыли или тумане. Все это привело к тому, что ныне куда большей популярностью пользуются пассивные (бесподсветочные) устройства.
Один из образцов такой техники – отечественный ночной универсальный стрелковый прицел (НСПУ). Его ЭОП имеет два дополнительных каскада, причем экраны первого и второго являются фотокатодами соответственно для второго и третьего. В итоге на выходе получается достаточно отчетливое и яркое изображение.
Все элементы НСПУ собраны в одном корпусе. В его верхней цилиндрической части размещены ЭОП, сменные объектив и окуляр; в нижней, коробчатой, – преобразователь напряжения, высоковольтный блок, аккумуляторная батарея… Чтобы предохранить прицел от засветки при сильной освещенности, на него надета ирисовая (лепестковая) диафрагма. Для повышения контрастности изображения служит красный светофильтр.
Механизм, которым выверяют направление и высоту цели, сделан довольно хитроумно: изображение прицельной сетки проецируется в поле зрения прицела через подвижную зеркальную призму АР-90. С ее помощью можно достаточно точно смещать изображение сетки относительно оптической оси прицела. Предусмотрены две шкалы выверки – по направлению (насечена в угловых величинах) и, сменная, углов прицеливания (насечена в сотнях метров в зависимости от прицельной дальности оружия). В комплект НСПУ входят шкалы углов прицеливания для автоматов АКМН и АКН-74, ручных пулеметов РПКН и РПКН-74, пулемета ПКМН, снайперской винтовки СВДН, гранатомета РПГН-7.
В лунную ночь или при внешней подсветке дальность возрастает, при низкой облачности и задымлении – сокращается. При разрешающей способности 1,8 град., на расстоянии 400 м можно различить объект размером около 22 см.
В последние годы принят на вооружение и более совершенный отечественный ночной прицел НСПУ-3. У его трубки разные входной и выходной диаметры, подсвечиваемая прицельная сетка. Масса прибора – 2,1 кг, длина – 259 мм. При кратности увеличения 3,46 и поле зрения 9,5 град. он обеспечивает стрельбу на дальности 300–600 м.
Поколения меняются быстро. Ну а что же используют в армиях и спецслужбах за рубежом? К прицелам с трехкаскадным усилителем на ЭОП (1-е поколение) относится, в частности, американский AN/PVS-2 образца 1967 года. При массе 2,6 кг и длине 440 мм он обеспечивает дальность стрельбы 300–400 м, 4-кратное увеличение; поле зрения – 10,7 град., а 6,75-вольтовая батарея рассчитана на непрерывную работу до 100 ч.
Германский «Орион-80» того же типа имеет массу 1,8 кг, длину 290 мм, такое же увеличение, поле зрения 8 град. и обеспечивает стрельбу на дальности до 300 м. В итальянском М166 (масса – 2 кг, длина – 410 мм) увеличение уменьшено до 3, но поле зрения увеличено до 11,7 град. Так что им можно пользоваться и как прибором наблюдения на расстоянии до 500 м.
А к прицелам с МКП (2-е поколение) относится, скажем, американский AN/PVS-3A (США, образца 1974 года; увеличение в 4 раза, поле зрения – 10 град., масса 1,45 кг и длина 330 мм, дальность до 150–200 м). Английский М1500 (при увеличении в 3 раза, массе 1 кг и длине 265мм) действует на дальности до 500 м. Израильский же ORT-T-2 имеет массу – 1,9 кг, увеличение – 3,5, дальность действия 450–700 м.
Ведутся работы и над созданием интегрированных стрелковых приборов «день/ночь». Так, в прицеле французской фирмы «Сопием», где изображение проецируется на окуляр через зеркало и призму, дневная ветвь расположена над ночной, в роли которой может использоваться ночная трубка 2-го поколения.
Однако в нашу эпоху все быстро меняется. Высокоэффективные фотокатоды из арсенида галлия уже позволили создать пассивные приборы 3-го поколения на МКП. Их отличают не только лучшее разрешение и надежная работа при меньших уровнях освещенности, но и большая компактность.
Вместо ночного прицела, крепящегося на оружии, можно использовать ночные очки на ЭОП или МКП, типа AN/ PVS-7 (США), TN2—1 (Франция), BIG-2 (Швейцария). Сочетание их с лазером дает ряд преимуществ, в частности, при использовании пистолета в ближнем ночном бою. Скажем, выпущенный швейцарской фирмой «I.T.M. AG» («Золотурн») «осветитель», размером всего 80×85×50 мм и массой 255 г, легко крепится к пистолету за спусковую скобу. Две литиевые батарейки 3,4 и 5 В или пять по 1,2 В обеспечивают излучаемую мощность 8 мВт. Пятно хорошо просматривается в ночные очки на расстоянии до 500 м, причем оттеняется темная линия, помогающая определить дальность.
Бомба, которая не убивает?
Недавно английская газета «Дейли телеграф» сообщила, что в Великобритании завершается создание устройства, взрыв которого лишь временно выводит из строя людей, но губителен для электроники. Он порождает направленную электромагнитную волну высокой частоты и гигантской мощности…
