Tình hình nghiên cứu, ứng dụng và xu hướng phát triển của khí tài nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự

Sự thay đổi này xuất phát từ tính hiệu quả và vai trò hết sức quan trọng của khí tài nhìn đêm đối với tác chiến. Bởi vậy, kể từ khi ra đời cho đến nay, khí tài nhìn đêm đã không ngừng được quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng và phát triển ngày càng hiện đại, thế hệ sau ra đời với nhiều tính năng ưu việt hơn thế hệ trước.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tình hình nghiên cứu, ứng dụng và xu hướng phát triển của khí tài nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự Những vấn đề chung TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU, ỨNG DỤNG VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM TRONG LĨNH VỰC QUÂN SỰ Nguyễn Thu Cầm*, Trần Quốc Tuấn, Nguyễn Ngọc Sơn 1. MỞ ĐẦU Kỷ nguyên mới của cuộc cách mạng khoa học và kỹ thuật quân sự trong lĩnh vực nhìn đêm đã và đang từng bước làm thay đổi tư duy chiến thuật trong đánh đêm của quân đội tất cả các nước trên thế giới. Sự thay đổi này xuất phát từ tính hiệu quả và vai trò hết sức quan trọng của khí tài nhìn đêm đối với tác chiến. Bởi vậy, kể từ khi ra đời cho đến nay, khí tài nhìn đêm đã không ngừng được quan tâm, nghiên cứu, ứng dụng và phát triển ngày càng hiện đại, thế hệ sau ra đời với nhiều tính năng ưu việt hơn thế hệ trước. Chúng ta hãy cùng nhau nhìn lại lịch sử ra đời, quá trình phát triển và xu hướng tiếp theo của dòng khí tài đặc biệt này. 2. TỔNG QUAN VỀ KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM Khí tài nhìn đêm là các phương tiện, thiết bị giúp con người nâng cao khả năng quan sát trong các điều kiện đặc biệt như đêm tối, trời có sương mù, khói, bụi .v.v. Về cơ bản, khí tài nhìn đêm được phân chia thành các loại như sau [1]: - Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu; - Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu; - Khí tài ảnh nhiệt; - Khí tài nhìn đêm laser xung chủ động. 2.1. Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu (KĐASY) hoạt động dựa trên cơ sở sử dụng bộ biến đổi quang điện (BĐQĐ). Chức năng chính của BĐQĐ là biến đổi ảnh có cường độ sáng yếu thu được qua kính vật của thiết bị nhìn đêm, thành ảnh có cường độ đủ sáng trên màn huỳnh quang của nó. Qua kính mắt đặt phía sau màn huỳnh quang người quan sát có thể thấy được mục tiêu và không gian của mục tiêu. Tùy thuộc vào các loại bộ biến đổi quang điện mà hệ số khuếch đại ánh sáng có thể đạt từ vài trăm lần đến vài chục vạn lần. Dải phổ hoạt động của các khí tài nhìn đêm hiện nay thông thường từ 0,4 μm đến 0,9 μm. Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu bắt đầu được sử dụng trong quân sự từ thế chiến thế giới lần thứ 2. Qua quá trình phát triển nó được phân chia thành các thế hệ khác nhau tùy thuộc vào thế hệ bộ biến đổi quang điện [2]: Thế hệ “0”: Đây là thế hệ sơ khai của dòng khí tài nhìn đêm, thuật ngữ còn gọi là khí tài hồng ngoại chủ động. Đặc trưng của thế hệ này là sử dụng bộ BĐQĐ có hệ số khuyếch đại chỉ đạt trong khoảng từ 200 đến 500 lần. Độ nhạy của photocathode chưa cao (chỉ đạt giá trị khoảng 60 μA/lm), độ méo ảnh lớn, đặc biệt là ở biên. Do khả năng khuyếch đại hạn chế nên thường phải sử dụng đèn pha hồng ngoại. Đây chính là nhược điểm lớn nhất của dòng khí tài thế hệ 0 bởi dễ bị phát hiện khi đối phương cũng sử dụng khí tài nhìn đêm. Hiện nay hầu hết các loại khí tài nhìn đêm trang bị trên xe tăng, xe chiến đấu bộ binh của quân đội ta đều thuộc thế hệ này. Thế hệ “1”: Là thế hệ được phát triển tiếp sau thế hệ “0”. Ở thế hệ này đã có một số bước đột phá về độ nhạy của photocathode và hiệu suất lượng tử. Thấu kính điện từ cũng được sử dụng để nhằm tăng khả năng hội tụ chùm electron lên màn huỳnh quang và cửa sổ tấm sợi quang được dùng nhằm làm tăng độ phân giải ở vùng biên. Các loại photocathode ở thế hệ này như S-10; S-20 có độ nhạy lên tới 200 μA/lm và hiệu suất lượng tử khoảng 20%. Với sự tăng cường độ nhạy như vậy, các loại khí tài nhìn đêm thế hệ “1” đã có khả Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 29  Những vấn đề chung năng hoạt động độc lập dưới các điều kiện ánh sáng giới hạn như trời có trăng (tính thụ động), đồng thời cũng có thể hoạt động cùng nguồn chiếu sáng phụ như thế hệ “0”. Có thể nói rằng, sự phát triển đột phá ở thế hệ này so với trước chính là khả năng hoạt động thụ động. Hiện tại, một số loại khí tài quan sát đêm cầm tay và khí tài ngắm bắn cho súng bộ binh của quân đội ta đang dùng thuộc thế hệ này. Bằng cách ghép nối liên tiếp nhiều ống khuếch đại thế hệ “1” đã cho ra đời các loại ống khuếch đại thế hệ “1+”. Việc ghép nối đó đạt được thành công nhất định như làm tăng khả năng khuếch đại, nhờ đó khí tài loại này có thể quan sát tốt hơn trong điều kiện ánh sáng sao trời. Tuy nhiên, nhược điểm lớn vẫn là có độ méo ảnh cao và kích thước cồng kềnh, không phù hợp với các loại vũ khí bộ binh. Một số loại kính trưởng xe, kính pháo thủ của xe tăng, xe chiến đấu bộ binh và kính ngắm đêm cho pháo tàu Hải Quân của ta đang sử dụng bộ BĐQĐ thế hệ này. Thế hệ “2”: Là một bước đột phá trong công nghệ nhìn đêm, bộ biến đổi quang điện (BĐQĐ) thế hệ “2” sử dụng photocathode đa kềm (ký hiệu S-25) với độ nhạy có thể lên đến 400μA/lm và đĩa vi kênh nhằm tăng hệ số khuếch đại độ sáng. Các loại thế hệ “2” đầu tiên vẫn hội tụ tạo ảnh bằng thấu kính điện tử nên vẫn bị méo ảnh, độ phân giải thấp và không đồng đều. Các loại tiếp sau của thế hệ này (thế hệ 2+) được phát triển trên cơ sở loại bỏ thấu kính điện tử và truyền ảnh thẳng do đó mà làm giảm đáng kể kích thước trọng lượng, đồng thời cũng giải quyết được hiện tượng méo ảnh do thấu kính điện tử gây nên. Đến nay, các bộ BĐQĐ thế hệ 2+ có khả năng đạt được độ nhạy từ 600 đến 700μA/lm và độ phân giải đến 60 cặp vạch/mm nhờ sự cải tiến photocathode S25 và kích thước ống của đĩa vi kênh. Hiện nay, nền công nghiệp quốc phòng của chúng ta đã và đang sản xuất bộ BĐQĐ thế hệ 2+ để cung cấp cho nhu cầu ở trong nước. Thế hệ “3”: Thế hệ ống khuếch đại này có cấu trúc truyền ảnh thẳng tương tự như thế hệ 2+, song có sự khác biệt như sau: photocathode đa kiềm của thế hệ 2+ được thay thế bằng photocathode GaAs với hiệu suất lượng tử ở vùng hồng ngoại gần gấp 10 lần so với photocathode đa kiềm; độ chân không và độ song song giữa photocathode, tấm vi kênh và màn huỳnh quang có giá trị cao hơn nhiều so với thế hệ 2 ...