Widzieć niewidoczne

Oko ludzkie jest bez wątpienia doskonałym, niezwykle czułym instrumentem, ale w ciemnościach nie dorównuje wzrokowi zwierząt czy ptaków. Dlatego inżynierowie i naukowcy konstruują specjalne przyrządy optyczne, które umożliwiają znaczne rozszerzenie zdolności widzenia człowieka.

Ze zrozumiałych względów takimi urządzeniami są najbardziej zainteresowani marynarze, policjanci, a zwłaszcza żołnierze. Również dla miłośnika przyrody czy turysty lornetka pozwalająca wyraźnie obserwować odległy przedmiot może być bardzo przydatna. Istotnym mankamentem jest tu tylko bardzo wysoka cena urządzenia, która w przypadku doskonalszych, nowoczesnych modeli zazwyczaj nie jest niższa od 20000 dolarów! Czy próbowaliście kiedyś oglądać samolot czy statek na morzu przez zwykłą lornetkę dającą 8-lub 10-krotne powiększenie? Jak trudno utrzymać ją nieruchomo przed oczami, aby oglądać szczegóły obrazu. Trzeba mieć dużo wprawy albo korzystać z podpórek czy statywów, aby w pełni korzystać z “siły przybliżania” obrazu.

Nowoczesna lornetka, której przykładem może być model Stabiscope S1240 D/N firmy Fujinon, odznacza się tym, że wewnątrz ma wbudowany żyroskopowy układ stabilizujący, dzięki czemu obserwowany obiekt pozostaje nieruchomy, niezależnie od drgań ręki trzymającej lornetkę, czy wstrząsów powstających skutkiem wibracji auta, śmigłowca, lub kołysania się statku. Układ stabilizujący składa się z szybko wirującego żyroskopu sprzężonego z zawieszonym w przegubie Cardana układem pryzmatycznym, umieszczonym w osi toru optycznego pomiędzy soczewkami lornetki. Kiedy po paru sekundach od włączenia rozpędzi się wirująca masa żyroskopu, a przegubowy układ zawieszenia pryzmatu zostanie zwolniony – lornetka jest gotowa do pracy. Żyroskop zapewnia to, że pryzmat utrzymuje stałe położenie niezależnie od drgań lornetki, dzięki czemu obserwator widzi stabilnie nieruchomy obraz.

Żyroskop stabilizuje położenie samego pryzmatu, a nie całej lornetki, jak w przypadku innych modeli lornetek ze stabilizatorami drgań. Dzięki temu możliwe było zmniejszenie jej masy do około 2 kg. Ergonomiczne rozwiązanie konstrukcyjne i mały ciężar pozwalają bez zmęczenia korzystać z tego przyrządu optycznego przez długi okres w różnych sytuacjach nawet w pozycji “do góry nogami”. Nic zatem dziwnego, że z takich lornetek korzystają astronauci NASA podczas swoich wypraw na promach kosmicznych. Lecz Stabiscope jest nie tylko “zwykłą” lornetką o powiększeniu 12-krotnym. Jest ona również wyposażona we wzmacniacz obrazu optycznego, przeznaczony specjalnie do pracy w nocy. Ta specyficznego rodzaju “lampa elektronowa” została opracowana w USA na początku lat 60. i szybko znalazła powszechne zastosowanie w wojskowości, i nie tylko. Kwanty światła, padającego na powierzchnię fotokatody z arsenku galu, wybijają z niej elektrony, których liczba jest następnie zwiększana w “mikrokanale”, stanowiącym właściwy powielacz elektronów. Elektrony wtórne z mikrokanału, po przyspieszeniu wysokim napięciem, docierają w efekcie do powierzchni ekranu, pokrytego luminoforem, wywołując jego świecenie. Dzięki temu, że liczba elektronów emitowanych pod wpływem padającego światła zostaje zwielokrotniona uzyskuje się obraz 20000 – 30000 razy jaśniejszy.
Dlatego bez trudu można prowadzić obserwacje w nocy przy świetle Księżyca albo tylko samych gwiazd. Warto dodać, że wzmacniacz obrazu jest również czuły na bliską podczerwień, co pozwala obserwować także “gorące” obiekty. Urządzenie jest zasilane czterema ogniwami alkalicznymi AA albo baterią litową, względnie zewnętrznym zasilaczem. Co jednak powinien mieć do dyspozycji kierowca pojazdu opancerzonego czy pilot helikoptera, który ma ręce zajęte trzymaniem kierownicy, wolanta lub drążków sterowniczych? Z myślą o nich opracowano specjalny wizjer “Holographic Night Vision”, ze złożonym układem optycznym, który mocowany jest do kasku nakładanego na głowę kierowcy. W wizjerze wykorzystano również układ optyczny z elektronicznym wzmacniaczem obrazu trzeciej generacji oraz zespół pryzm i luster półprzepuszczalnych, a także holograficzne elementy optyczne (HOE), pozwalające operatorowi obserwować nie tylko kompleksowy obraz “pola bitwy” przed sobą, lecz także dające możność obserwowania przyrządów pomiarowych i wskaźników na tablicy rozdzielczej pojazdu. Użytkownik wizjera ma zatem przed sobą normalny widok terenu, na który może nakładać się obraz z elektronicznego wzmacniacza obrazu, co nie przeszkadza mu obserwować przyrządy pomiarowe na desce rozdzielczej.
Taki kompleksowy obraz dostarczać może ogromną masę informacji. Urządzenie “Holographic Night Vision (HNV-1) jest lekkie (waży nieco mniej niż 1 kg), ma środek ciężkości znajdujący się w odległości niecałych 5 cm od czoła oraz nie przeszkadza w noszeniu zwykłych okularów ze szkłami korekcyjnymi. Wizjer HNV-1, opracowany we współpracy z armią belgijską, został przystosowany do typowych hełmofonów używanych przez kierowców czołgów. Warto dodać, że z tego rodzaju urządzeń korzystają również jednostki wojsk NATO. Może kiedyś będziemy mieli okazję zobaczyć i naszych żołnierzy z takimi niesamowicie wyglądającymi wizjerami, kojarzącymi się bardziej z filmami fantastyczno-naukowymi, niż z tradycyjnym wojskowym wyglądem