خلايا التقاط الأشعة التي يتم تنظيمها في نطاقين لتوفير درجة أداء أفضل من تلك الرؤية التي يمكن تحقيقها حالياً في وسائل الرؤية ليلاً بواسطة أجهزة البحث الحراري أو غيرها .
ومن أبرز أمثلة منظومات الرؤية ليلاً من الجيل الثاني المستخدمة مع الأسلحة الصغيرة الجهاز (AN/PAS-13) ، وهناك ثلاثة طرازات من الجهاز يمكن استخدامها مع الأسلحة الصغيرة ، بدءاً من البندقية الآلية وحتى قاذفات القنابل اليدوية .
الأنظمة الحرارية
أما الأنظمة الحرارية ، فإنها تكوّن الصورة ليلاً أو نهاراً باستخدام الأشعة الحرارية المنبعثة من الأهداف نتيجة ارتفاع درجة حرارتها عن الوسط المحيط بها ، وذلك في الحيز الطيفي (8 12 ميكروناً) ، أو في الحيز (3 5 ميكرونات) ، أو في كليهما معاً ، طبقاً لنوع النظام .
وأجهزة التصوير الحراري لا تتأثر بأي نقص في الإضاءة ، فهذه الأجهزة لا تحتاج إلى الضوء لرصد وتقديم صورة مرئية للهدف المطلوب ، لأنها تعتمد كلية على الإشعاع الحراري في إظهار الصورة . ذلك أن كافة الأجسام التي ترتفع درجة حرارتها عن الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) تبعث إشعاعاً حرارياً ضمن حيز الأشعة تحت الحمراء ، وفي هذا الحيز يوجد ما يسمى "النوافذ" Windows ، التي يصل فيها البث إلى أقصى مدى ، ولا تتأثر في الغالب بالعوامل الجوية ، ومن هذه النوافذ نافذتان تستخدمان في أجهزة التصوير الحراري ، ونطاق النافذة الأولى 3 5 ميكرونات ، أما نطاق الثانية فهو 8-13 ميكروناً .
وحيز الموجات الذي يقع في النافذة الثانية يقاوم بشكل أفضل عوامل إضعاف شدة الموجة ، مثل الضباب والمطر ، ولكن الأنظمة العاملة في هذا الحيز تكون أكثر تكلفة ، نظراً لحاجتها إلى عملية التبريد التي تجعلها في الغالب أكثر وزناً وحجماً من الأنظمة التي تعمل في الحيز الآخر (3-5 ميكرونات) ، مما يجعلها أقل قابلية للاستخدام اليدوي .
والمعدات الكبيرة الحجم التي تستخدم تكنولوجيا التصوير الحراري ، تميل إلى استخدام حيزي الموجات لتنال أفضل ما في كل حيز ، وإن كانت القوات البحرية تفضل أجهزة التصوير الحراري التي تستخدم الحيز 8-13 ميكروناً ، لأن أجهزته لا تتأثر برذاذ البحر والرطوبة العالية .
ويعتمد عمل أجهزة التصوير الحراري على تطوير كواشف حساسة detecors تنتج طاقة كهربائية عندما تصطدم بإشعاع الأشعة تحت الحمراء بنفس طريقة استجابة الخلية الكهربائية التصويرية للضوء ، ويتم ترتيب الكواشف خلف عدسة شفافة للأشعة تحت الحمراء ، تعمل على تركيز الإشعاع الداخل بالطريقة التي تعمل بها عدسة الكاميرا على تركيز الضوء على سطح الفيلم .
ومع توالي عمليات التطوير ، أصبحت الأجهزة أكثر تعقيداً ، وباستخدام تقنية الإلكترونيات الدقيقة أصبحت المكونات أخف وزناً ، وأشد قوة ، وأكثر ملائمة لاستخدامات الميدان ، وانخفضت قابلية أجهزة التصوير الحراري للكسر بحيث يمكن تركيبها ضمن معدات التصويب على المدافع الرشاشة .
ومن المعروف أن المرء لا يرى صورة ضوئية واضحة ، وأن الحرارة هي التي يجري رصدها ، وتعتبر أجهزة التصوير الحراري الحديثة حساسة للتغيرات البسيطة في درجة الحرارة ، الأمر الذي يمكّنها من إنتاج صور ذات نوعية قريبة من نوعية الصور الفوتوغرافية .
ومن ناحية أخرى ، فإن أنظمة الرؤية الحرارية تتميز عن أنظمة التكثيف الضوئي بالآتي:
1- مقاومة وسائل إعاقة الرؤية ، مثل الضباب والدخان ، لأن الأشعة تحت الحمراء لديها القدرة على النفاذ خلالها .
2- يمكنها العمل في الظلام التام . ودرجة وضوح الصورة ومدى الكشف لا يعتمدان على أي إضاءة خارجية .
3- يمكنها اكتشاف الأهداف على مسافات أبعد من أجهزة التكثيف .
4- صورة الفيديو يمكن نقلها وتسجيلها وتحليلها بنفس الوسائل المستخدمة مع صور كاميرات الفيديو .
وتستطيع أجهزة التصوير الحراري "اختراق" وسائط التمويه ، بحيث يمكن رصد شخص مختبئ بين الأشجار بواسطة التصوير الحراري عن طريق حرارة جسمه ، كما يمكن التعرف بوضوح على أهداف المركبات عن طريق الأجزاء ذات الحرارة العالية فيها ، مثل المحركات . وكذلك توضح الحرارة المنبعثة من الإطارات إذا ما كانت المركبة قد بدأت حركتها منذ فترة وجيزة أم لا .
ويمكن لأجهزة التصوير الحراري أن تصنع على شكل أنظمة مستقلة تصلح للاستخدام اليدوي ، أو أن تدمج مع الأسلحة ، ويمكن أن تلحق كأجزاء من معدات كبيرة ، أو أن تكيف للكشف البعيد المدى ، كما في حالة أجهزة الرؤية الليلية الأمامية بالأشعة تحت الحمراء (FLIR) في الطائرات ، وربما تؤدي أنشطة البحوث والتطوير الى ابتكار مواد أكثر حساسية ، وإلى تخفيض أسعار أجهزة التصوير الحراري .
دمج صورة التكثيف مع الصورة الحرارية
ومن التحديات التي تواجه عملية تطوير أجهزة الرؤية الليلية ، الجمع بين صورة التكثيف والصورة الحرارية في صورة واحدة . ودمج الصورتين يأخذ أهميته من أن كلتا الصورتين تعطي تفصيلات مختلفة من المشهد؛ فالتكثيف يصور الأشعة المنعكسة من الهدف ، في حين أن الصورة الحرارية تصور الأشعة المنبعثة من الهدف .
ومما يزيد من تعقد عملية الدمج ضرورة التأكد من أن الصورتين كلتيهما تركزان في نفس الوقت على نفس المشهد بدقة عالية ، وعلى سبيل المثال ، فإن الطائرة العمودية "أباتشي" تحصل على صورة التكثيف بواسطة النظارة المركبة على خوذة الطيار ، والصورة الحرارية بواسطة الكاميرا الحرارية المثبتة في مقدمة الطائرة .
والبحوث في هذا الاتجاه تتركز على تنمية قدرات دمج التفصيلات الخاصة بكل صورة على حدة فإذا أمكن الحصول على التفاصيل من كل صورة على حدة ودمجت في صورة واحدة ، فسيكون مستوى الأداء عالياً .
ويتم حالياً التخطيط لزيادة قدرات الطائرتين (F-15) و (F-16) على الهجوم الليلي ، وسوف يشمل هذا التطوير كلا النوعين من أنظمة الرؤية الليلية ، فالطائرة (F-16) سيتم تزويدها بنظام رؤية حراري يمكن توجيهه بحركة رأس الطيار مع نظارات استقبال صورة للطيار وكاميرا تكثيف . أما الطائرة (F-15) فيركب بها نظام حراري ثابت مع كاميرا ونظارات تكثيف ، ولكلا النظامين ستكون هناك مبينات رأس علوية (HUD) متطورة ، لها القدرة على إسقاط البيانات على صورة التكثيف ، ومثل هذه الأنظمة ذات الطيف المزدوج (حراري تكثيف) سيتم إدخالها كتعديل على الطائرة العمودية "أباتشي" .
الإعاقة على التصوير الحراري
يبدو أنه لا توجد وسيلة فعالة لمنع الرصد الحراري ، وعملية خفض التباين (Contrast) الحراري بين الهدف وخلفيته تعتبر عملية صعبة ، والطريقة الوحيدة الناجحة في التغلب على الرصد الحراري هي التأكد من وضع حواجز أمام الأشعة تحت الحمراء بين الهدف وموقع التصوير الحراري .
وتصمم ملابس القتال الحديثة حتى تعمل على خفض إشارات درجة حرارة الجسم ، ومن المفيد استخدام مواد عزل حراري للأهداف ذات القيمة العالية ، ويمكن عزل هذه الأهداف مثل مراكز القيادة ، في أبنية كبيرة الحجم كي يتعذر تمييزها ، كما يمكن عزل العناصر الحساسة بشباك تمويه غير نفاذة للأشعة تحت الحمراء .
ويعتبر الدخان من وسائل الإخفاء المفيدة ، وخاصة الدخان غير المنفذ للأشعة تحت الحمراء ، وإن كان الدخان يتبدد في وقت قصير نسبياً ، غير أنه يمكن أن يغطي مؤقتاً التحركات في الأوقات الحرجة .
وتزود الطائرات العمودية بأنظمة عزل تقلل من تعرضها للصواريخ الباحثة عن الحرارة ، ولكن هذا لا يكفي لعزلها وحجبها عن أجهزة التصوير الحراري التي تتمتع بدرجة حساسية تمكنها من الاستجابة للفروق الصغيرة في درجة الحرارة في الإطار الجوي المحيط بها .
الأجهزة غير المبردة
تعد الأجهزة غير المبردة اتجاها حديثاً لتحقيق ميزة خفة الوزن وسهولة الاستخدام ، وهناك عدة أجهزة حرارية تستخدم فيها الكواشف (Detectors) التي تحتاج إلى تبريد لدرجة 77 كلفن ، وهذا بالطبع يستهلك قدرة أكبر ، ويضيف وزناً وتكلفة ، علاوة على تعقيدات التأمين الفني الأخرى .
واستخدام أجهزة ومعدات ليلية حرارية لا تحتاج الى تبريد سيقلل كثيراً من هذه العيوب ، حتى يمكن الحصول في النهاية على أنظمة رؤية حرارية خفيفة الوزن وذات حجم صغير ، وسريعة العمل وبسيطة في الصيانة ، ولذلك تقوم الجهات البحثية الأمريكية بتطوير عدة برامج للحصول على أجهزة غير مبردة باستخدام مصفوفة مستوية (100×100) من العناصر (Devices) غير المبردة والمصنعة من مركب يسبب تغيرات سريعة جداً في الخواص الكهربية عند تغير درجة الحرارة تغيراً بسيطاً .
ومستقبل الأجهزة الحرارية الخفيفة الوزن يعتمد على إنتاج كواشف ذات حساسية للإشعاع خلال حيز الترددات 5-100 ميكرون ، وهذه الكواشف تمتاز بقلة التكلفة والاستقرار العالي ، وإمكانية التحكم في تصنيعها . هذا بجانب المجالات الأخرى لتطوير أجهزة التسديد بالليزر ، خاصة أجهزة الليزر التي يحملها الأفراد لأغراض الإعاقة .
أمريكا وتكنولوجيا الرؤية الليلية
تعتبر الولايات المتحدة الأمريكية هي الدولة الرائدة في مجال تكنولوجيا الرؤية الليلية ، ويرجع ذلك إلى السياسة القائمة على اعتبار أن الجندي يجب أن يكون وحدة قتالية متكاملة ، وأن متطلبات الأداء ، وخفة الحركة ، وحماية القوات ، يجب أن تكون متزنة للوصول إلى أقصى فاعلية .
وتقوم الولايات المتحدة بمجهودات كبيرة لتطوير معدات الرؤية الليلية بواسطة وكالة المشروعات المتقدمة والبحوث (DARPA) التي تلقى دعماً كبيراً من البنتاجون ، ويرجع ذلك جزئياً إلى الاهتمام بمجالات تحسين الأداء لأجهزة التعارف (IFF) لتقليل الإصابات بطريق الخطأ من القوات الصديقة ، ومن المعروف أن الولايات المتحدة تتجه الآن إلى إضافة البصمة الحرارية والرادارية والإشارية إلى كود التعارف التقليدي ، ليشكل كل ذلك في النهاية مصدراً أكيداً لدقة نظم التعارف الحديثة .
ويقوم الجيش الأمريكي بشراء أجهزة الرؤية الليلية من طراز (MNIBUS) الذي يعتمد على تركيز الصورة للعمل مع الطائرات والمعدات الأخرى . ولقد بدأ في عام 1993م تمويل مشروع (OMNIBUS III) لتطوير معدات الرؤية الليلية المستخدمة منذ عام 1985م لتلاءم الاستخدام مع سائقي الدبابات ومستخدمي الأسلحة الفردية ، وكذلك قامت شركة "ليتون" بتطوير أجهزة رؤية ليلية لتزويد القوات البرية بوحدات ذات وزن خفيف يصل إلى 350 جراماً ، وتعمل كنظارة وكجهاز رؤية محمول للأسلحة ليلاً ونهاراً ، وهذه الأسلحة قد تستخدم بالتوافق مع الأجهزة النمطية للتسديد في العمليات الليلية والنهارية .
وخصصت وزارة الدفاع الأمريكية خلال السنوات الماضية مبالغ كبيرة لتطوير وإنتاج نظام الملاحة والتسديد الليلي بالأشعة تحت الحمراء على الارتفاعات المنخفضة "لانترن" (LANTIRN) من طرازات (AN/AAQ-13,14) للعمل مع القوات الجوية ، وصمم هذا النظام ليركب على الطائرات المقاتلة من طرازات (F-15E) و (F-16C/D) .
إضافة أخرى :
المرايا تعكس الأشعة تحت الحمراء فيرون أنفسهم ويمكن أن تحرق العدسة .
المرايا تعكس عين الشمس , وتعكس كشافاتهم التي يسلطونها لينظروا ليلا , فينعكس ضوء الكشاف على أعينهم من خلال العدسات والنواظير المكبرة , فيحرق شبكية أعينهم أعماهم الله .