Strzały w ciemnościach - termowizja

Zapewne duża część czytelników „Magazynu Ludzi Akcji – SPECIAL OPS” miała do czynienia z rodzimymi konstrukcjami, takimi jak PNL-2 czy MU-3, czy też różnymi wersjami AN/PVS używanymi przez siły amerykańskie. Wiadomo już mniej więcej, czego możemy się po noktowizorach spodziewać, co właściwie przez nie widać i na jak długo wystarczą nam baterie...

Mając to w pamięci, uznaliśmy, że warto byłoby przybliżyć dużo mniej znaną technologię, która prawdopodobnie w coraz większym stopniu będzie uzupełniać urządzenia noktowizyjne – a więc termowizję. Skorzystaliśmy z zaproszenia warszawskiej firmy UMO, reprezentującej znaną amerykańską firmę Insight Technology, i postaramy się zaprezentować kilka wybranych urządzeń termowizyjnych, koncentrując się na systemach indywidualnych. Wśród prezentowanych rozwiązań znajdują się celowniki, przystawki celownicze, urządzenia pozwalające na poruszanie się i prowadzenie obserwacji w warunkach całkowitego braku światła oraz markery służące do identyfikacji swój–obcy w paśmie termowizyjnym.

Szczypta teorii

Zakładamy, że czytelnicy bardziej będą zainteresowani aspektami użytkowymi i możliwymi zastosowaniami prezentowanych urządzeń, niż suchymi danymi technicznymi – zrezygnujemy więc z wykładania teorii, na rzecz krótkiego wprowadzenia: omawiane termowizory to urządzenia optoelektroniczne, których sercem jest niechłodzony detektor, tzw. temperaturowego promieniowania podczerwonego, emitowanego w różnym stopniu przez wszystkie ciała – matryca mikrobolometryczna. Początki tej technologii sięgają lat 70. XX wieku i prac koncernu Honeywell na zlecenie rządu USA – duże, chłodzone płynnym azotem bolometry mogły mieć zastosowanie w działaniach badawczolaboratoryjnych, ale nie nadawały się do zastosowań bojowych. Technologia została odtajniona w latach 90. i wciąż jest rozwijana przez szereg firm, pracujących głównie nad poprawą jakości obrazu przekazywanego przez urządzenia termowizyjne.

W odróżnieniu od noktowizorów wzmacniających jedynie światło widzialne w trybie pasywnym lub wymagających dodatkowego podświetlenia IR w trybie aktywnym, termowizory są urządzeniami pasywnymi i pozostają niezależne od oświetlenia zewnętrznego – będą więc działać w warunkach całkowitego braku światła (jak np. jaskinie), gdzie noktowizor wymagałby już dodatkowego, aktywnego podświetlenia, by uzyskać jakikolwiek obraz. To samo dotyczy także ograniczeń widoczności, takich jak mgła, burza piaskowa czy dym. O ile dana osłona nie ekranuje ciepła (jak czynią to na przykład szyby) urządzenie termowizyjne przekaże nam obraz oparty na różnicy temperatur tła, „wyciągając” zeń obiekty szczególnie ciepłe – takie jak ludzkie ciało czy rozgrzane części maszyn.

Budowa

Mając pewne doświadczenia w użyciu urządzeń noktowizyjnych w poruszaniu się i wykorzystaniu z bronią strzelecką, mogliśmy zestawić je z możliwościami termowizorów w warunkach otwartej strzelnicy po zachodzie słońca, w całkowitych ciemnościach. Korzystaliśmy z trzech rodzajów urządzeń marki Insight – przystawek termowizyjnych T2 (przeznaczonych do mocowania na broni i stosowania z celownikami bojowymi typu ACOG lub samodzielnie), T3 (dedykowanych do użycia z lunetami karabinów wyborowych) oraz najciekawszego ze względu na swoją uniwersalność monookularu termowizyjnego WTM (Weapon Thermal Monoocular).

Pierwszą rzeczą, jaką należy opanować, są oczywiście podstawy obsługi tych urządzeń – we wszystkich przypadkach jest to stosunkowo proste, gdyż dostępne funkcje są wyświetlane w formie rozwijanego menu nałożonego na obraz celownika i obsługiwane ergonomicznymi przyciskami znajdującymi się na zewnątrz obudowy. Jeśli nie włączymy menu, to zewnętrzne przyciski pozwalają na regulację kontrastu i jasności widzianego obrazu. Wybór opcji, jaki mamy do dyspozycji we wszystkich omawianych modelach celowników, to kalibracja urządzenia (istotna, jeśli przechodzimy pomiędzy środowiskami o dużych różnicach temperatur – np. z ogrzewanego pojazdu na mróz), ustawienie powiększenia cyfrowego (zoom) pomiędzy ×1 a ×2, przełączenie pomiędzy wyświetlaniem obiektów ciepłych na biało lub na czarno (ma znaczenie przy wykrywaniu i celowaniu, w zależności od temperatury tła). Kolejne dostępne funkcje pozwalają na zapis „zdjęcia” – obrazu widzianego przez celownik oraz przeglądanie zapisanych zdjęć (WTM jest ich w stanie zapisać ok. 160 w pamięci wewnętrznej celownika, przy rozdzielczości 320×240 pikseli; możemy też zapisać nagranie wideo, ale już na nośniku zewnętrznym), a także przełączanie się pomiędzy trybami wyświetlania obrazu – co ma znaczenie, jeśli obraz z termowizora jest na bieżąco przekazywany np. na monitor zewnętrznego urządzenia. Możemy też wyłączać, włączać lub ustawiać krzyż celowniczy. Funkcją specyfi czną dla celownika WTM jest opcja przełączania HAND/HELMET – polegająca na odwróceniu obrazu, w zależności od tego, czy termowizor używany jest doręcznie lub mocowany na szynie broni, czy też odwrócony i mocowany na montażu nahełmowym (pasuje na standarowy montaż noktowizorów PVS-7/14).

Warto wspomnieć, że wszystkie omawiane celowniki mają wbudowany znacznik laserowy IR – uruchamiany osobnym zewnętrznym przyciskiem. Nie zobaczymy oczywiście tego promienia w celowniku (a jedynie graficzny punkt na wyświetlaczu) – zakresy odbieranych fal IR termowizji i noktowizji nie pokrywają się, ale możemy w ten sposób wskazać cel wykryty za pomocą termowizji użytkownikom klasycznych noktowizorów. Zamknięte we wstrząso- i wodoodpornych polimerowych obudowach termowizory Insight posiadają integralne montaże QD typu LaRue (modele T2 i T3), pozwalające na ich błyskawiczny montaż/demontaż na szynach Picatinny. WTM standardowo ma wąską szynę montażu nahełmowego, ale na broni możemy go zamocować za pośrednictwem prostej przejściówki. Zasilanie wszystkich omawianych celowników zapewniają baterie litowe typu 123. Waga termowizorów z bateriami to ok. 360 g w przypadku WTM i odpowiednio ok. 540 g i 1020 g dla modeli T2 i T3.

Na strzelnicy

Po zapoznaniu się z obsługą i podstawowymi funkcjami celowników Insight, mieliśmy okazję sprawdzić ich działanie – w pierwszej kolejności jako urządzeń obserwacyjnych, a następnie jako celowników mocowanych na karabinku z rodziny AR. Co ciekawe, dla udokumentowania tych prób użyliśmy samych celowników i ich funkcji zapisywania obrazu – chociaż rozdzielczość 320×240 pikseli jest nieco zbyt niska do zastosowania w druku, to w praktycznej obserwacji przez urządzenie termowizyjne sprawdza się dobrze.

Na początku sprawdziliśmy możliwości poruszania się w ciemnościach z wykorzystaniem WTM używanego doręcznie lub nahełmowo – próba wypadła zaskakująco dobrze i dla nikogo, kto jest przyzwyczajony do specyfi ki wykorzystania w tej roli noktowizora, „przejście” na termowizor nie będzie stanowiło problemu. Nie zaobserwowaliśmy problemów z postrzeganiem głębi, a większa czułość urządzenia i możliwość ustawienia kontrastu pozwalały zauważyć dużo więcej elementów otoczenia, często niewidocznych w innych urządzeniach – np. gorącego dymu z kominów pobliskiej elektrowni.

Statyczna obserwacja obiektów także wypadła bardzo dobrze – na mniejszych odległościach – w granicach 100 metrów – mogliśmy rozróżnić elementy ubioru, wyposażenia czy broni – a wysoka częstotliwość odświeżania obrazu (60 Hz) pozwalała na śledzenie dynamicznie poruszających się obiektów i osób, w tym strzelania z broni, lecących łusek itp. Jest to bardzo ważny parametr, gdyż wartości odświeżania obrazu na poziomie 30 Hz nie sprawdzają się w działaniach dynamicznych – widok poprzez urządzenie „spóźnia się” w stosunku do czasu rzeczywistego. Celowo przeprowadziliśmy też test rozpoznania na odległości przekraczającej 500 m – i chociaż oczywiście przy ×2 powiększeniu trudno liczyć na rozróżnienie szczegółów, to wykrycie samochodu i stojącego obok niego człowieka nie było problemem – na większych dystansach była widoczna przewaga dedykowanych urządzeń, takich jak T2 i T3, które w połączeniu z odpowiednią lunetą zapewniłyby pewną identyfi kację celu nawet na dystansach przekraczających tę odległość. Warto tu zwrócić uwagę na specyficzny podział możliwości urządzeń termowizyjnych – rozróżnia się bowiem dystans wykrycia dużych obiektów – np. pojazdów, mniej więcej o połowę mniejszy dystans rozpoznania sylwetek ludzkich oraz odległość poprawnej identyfikacji człowieka – przy czym ta ostatnia to zwykle 20–30% maksymalnej odległości wykrycia.

W czasie prowadzenia ognia z karabinka kal. 5,56 z zamocowanym monookularem WTM – używanym jako podstawowy celownik z włączonym własnym krzyżem celowniczym, bez trudu udawało nam się trafiać w plastikowe butelki wypełnione ciepłą wodą z odległości kilkudziesięciu metrów podczas strzelania dynamicznego. Zakładając, że dla WTM deklarowana przez producenta odległość identyfi kacji człowieka to ok. 75–100 metrów, możemy przyjąć, że ten celownik termowizyjny stosowany samodzielnie bez trudu pozwoli na prowadzenie celnego ognia na tym dystansie. Bazując na własnej obserwacji, nie zauważyliśmy wpływu rozgrzania lufy i innych elementów broni na jakość odbieranego obrazu, niezależnie od intensywności ognia obraz na wyświetlaczu celownika pozostawał całkowicie czytelny.

Wypada wspomnieć jeszcze o jednej z ciekawszych funkcji celowników Insight, czyli możliwości przekazywania obrazu do urządzeń zewnętrznych w czasie rzeczywistym. Gniazda wideo znajdujące się w obudowie celowników pozwalają nie tyko na podłączenie ich do komputera i ściągnięcie zapisanych obrazów, ale także na przekazywanie obrazu termowizyjnego do wyświetlaczy lub noktowizorów nahełmowych, takich jak Dayviewer albo PVS-21 za pomocą modułów EHUD/CEHUD. Nie jest to oczywiście pełna „fuzja” możliwości urządzeń nokto- i termowizyjnych, będąca jak się zdaje obecnie świętym Graalem przemysłu optoelektronicznego, ale pozwala znacząco poszerzyć zakres możliwości obserwacyjnych pojedynczego operatora.

Termowizyjny swój–obcy

Problemy identyfi kacji IFF w warunkach niskiej widzialności, a zwłaszcza przy obserwacji przez urządzenia noktowizyjne, mają do dziś spory wpływ na taktykę działań. Od poprawnej identyfi kacji oddziałów zależy przecież ich bezpieczeństwo – zwłaszcza że optoelektronika często nie pozwala na rozróżnienie szczegółów umundurowania czy elementów, które mogłyby pomóc w identyfi kacji przy świetle dziennym. Bezpośrednie wsparcie lotnicze także bezwzględnie wymaga rozróżnienia „swoich”, aby uniknąć fatalnej w skutkach sytuacji „blue-on-blue”, czyli strat od własnego ognia. Obecnie najczęściej stosowane są środki identyfi kujące sojuszników w paśmie bliskiej podczerwieni, w której działają noktowizyjne wzmacniacze obrazu. Zwykle są to środki pasywne w postaci specjalnych odblasków i flag świecących w IR oraz aktywne – od najprostszych, czyli świateł chemicznych świecących w podczerwieni, aż po różne wersje świateł i latarek IFF – zwykle działających stroboskopowo, czasami w trybie programowalnym.

Jak to już podkreśliliśmy wcześniej – zakres fal podczerwonych odbieranych przez urządzenia nokto- i termowizyjne jest inny, tym samym środki identyfi kujące w noktowizji nie są widzialne w paśmie termowizyjnym. Oczywiście identyfi kacja IFF jest nie mniej ważna także w tym przypadku – koniecznością stało się więc opracowanie urządzeń, które stałyby się odpowiednikami popularnych markerów IR i nadawałyby się do noszenia np. na hełmach, kamizelkach, ale też na pojazdach.

Urządzenia, jakie mieliśmy okazję obejrzeć, to produkty firmy STS należącej do O’Gara Group – producenta m.in. znanych noktowizorów PVS-21. Urządzenia STAR i NOVA to programowalne markery IFF działające w pasmie termowizyjnym (STAR) lub wielopasmowe (NOVA). Idea jest zasadniczo ta sama co w przypadku markerów IR, ale przewagą znaczników termalnych jest ich całkowita niewykrywalność przez noktowizory – gdyż musimy pamiętać, że błyskająca lampa MS-2000 jest doskonale widoczna także dla naszego przeciwnika, o ile posiada on jakiekolwiek urządzenie noktowizyjne, choćby zwykłą kamerę wyposażoną w tryb „nightshot”. O ile stosunkowo duży, mocowany magnetycznie STAR jest znacznikiem przeznaczonym do zastosowania także na pojazdach, to najnowszy, wielopasmowy marker NOVA jest szczególnie obiecujący – właśnie ze względu na swoją uniwersalność. To nieduże i lekkie urządzenie z łatwością można zamocować na hełmie lub oporządzeniu, a obsługuje ono aż 3 tryby identyfi kacyjne – od termalnego, poprzez bliską podczerwień (NIR) aż po światło widzialne.

Podsumowanie

Taktyka działań z wykorzystaniem rozpowszechnionej obecnie noktowizji cały czas ulega zmianie, bo wymuszają to okoliczności. W obecnych konfl iktach asymetrycznych i wojnie przeciwpartyzanckiej toczonej w Afganistanie zaawansowana optoelektronika jest oczywiście sprzymierzeńcem sił koalicyjnych, ale nie można zapominać, że technologia dociera różnymi kanałami także do strony przeciwnej. Używając przykładu afgańskiego – nawet jeśli talibowie nie są w stanie podjąć równorzędnej nocnej walki, to dysponując nawet prostymi środkami elektronicznymi mogą wykryć zbliżające się oddziały koalicyjne korzystające z urządzeń działających w pozornie „niewidzialnym” paśmie IR. Działające znaczniki IFF, wskaźniki laserowe na broni, czy wreszcie nawet chwilowe użycie podświetlaczy IR lub latarek z filtrem może okazać się demaskujące. Kolejny aspekt użycia termowizorów to oczywiście warunki ograniczonej widoczności – takie jak burze piaskowe, albo całkowity brak światła zewnętrznego – w jaskiniach lub podziemiach, gdzie noktowizory pozostają bezradne, o ile nie zastosujemy aktywnego podświetlenia IR.

Wiele doświadczeń wskazuje na potrzebę łączenia środków obserwacyjnych i uzupełnianie klasycznych, rozpowszechnionych noktowizorów przez indywidualne urządzenia termowizyjne, pozwalające na przeprowadzenie wstępnego rozpoznania i uniknięcie wykrycia. Dodatkowe możliwości – jak chociażby oznaczanie wykrytych w termowizji celów w paśmie IR dla użytkowników korzystających z konwencjonalnych noktowizorów czy możliwość rejestrowania obrazu i jego natychmiastowej analizy, czynią z urządzeń termowizyjnych Insight jedne z bardziej uniwersalnych urządzeń optoelektronicznych. Naszym faworytem pozostaje monookular WTM – dobrze sprawdza się jako autonomiczny celownik, na średnich dystansach pozwala na wykrycie obiektów, a jednocześnie można go wykorzystać do poruszania się i obserwacji nie gorzej od nowoczesnego monookularu noktowizyjnego.

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!