Thiết bị quan sát đêm: Lịch sử và tương lai của "trang bị tối cần thiết" trong quân sự

Lịch sử của các thiết bị quan sát đêm

Lịch sử của các thiết bị nhìn đêm đưa chúng ta trở lại thời điểm trước Chiến tranh thế giới thứ 2, khi nước Đức quốc xã phát triển các thiết bị quan sát bằng hồng ngoại đầu tiên.

Các thiết bị quan sát đêm được gọi là "thế hệ Zero" này có khả năng khuếch đại ánh sáng khoảng 1.000 lần, nhưng cồng kềnh, đòi hỏi phải có đèn hồng ngoại cỡ lớn tới mức phải gắn trên xe tải, khiến chúng trở thành mục tiêu dễ tiêu diệt.

Thiết bị quan sát đêm SdKfz 251 “Falke” của Đức quốc xã được gắn kèm súng máy MG42. Khả năng ngụy trang của thiết bị này ảnh hưởng khá lớn do âm thanh phát ra khi hoạt động.

 

Tới cuối chiến tranh thế giới và sau đó là những năm 1950, các nhà nghiên cứu của các nước đã cố gắng thu nhỏ các thiết bị nhìn đêm. Tuy nhiên giới hạn công nghệ của thời kỳ này khiến các thiết bị này vẫn khá cồng kềnh.

Kính ngắm đêm Zielgerät 1229 của Đức quốc xã phải bổ sung một phát điện trên lưng xạ thủ

Vào giữa những năm 1960, các nhà khoa học đã tạo ra cái mà ngày nay được gọi là thế hệ đầu tiên của các thiết bị quan sát đêm thụ động, không cần đèn chiếu hồng ngoại để hoạt động.

Một lính Mỹ với một kính ngắm đêm gắn trên súng máy Browning M2

Những năm 1970 đã mang lại những bước đột phá trong các thiết bị quan sát đêm, được cải thiện trong nhiều thập kỷ tiếp theo.

Các thiết bị này đã trở nên rất quan trọng trong hoạt động chiến tranh đặc biệt của Mỹ tại Việt Nam, với những toán lính phải chiến đấu trong điều kiện rừng rậm với ánh sáng yếu.

Kính nhìn đêm SU49/PAS 5, loại thiết bị được trang bị cho lực lượng đặc biệt Mỹ tham gia vụ Tập kích Sơn Tây năm 1970

Các hệ thống nhìn đêm là một phần chính của Chiến dịch Bão táp Sa mạc diễn ra năm 1991. Cuộc chiến này đã chứng minh khả năng nhìn đêm là lợi thế lớn nhất mà các lực lượng vũ trang Hoa Kỳ sở hữu.

Một lính Mỹ với kính nhìn đêm PVS-7B

Đa phần các hệ thống nhìn đêm dùng trong quân đội sử dụng hai phương án thiết kế:

Đầu tiên, bộ tăng cường hình ảnh lấy ánh sáng môi trường như ánh trăng, ánh sao và khuếch đại nó thông qua các quá trình điện tử và hóa học. Điều này tạo ra các kính nhìn đêm hiển thị hình ảnh màu xanh lá cây tươi sáng cổ điển mà chúng ta quen thuộc trong phim ảnh.

Phương án thứ hai là sử dụng có hình ảnh nhiệt thu được từ năng lượng hồng ngoại phát ra từ động vật hoặc vật phát nhiệt. Phương pháp này có lợi thế là có thể sử dụng trong bóng tối hoàn toàn (không có ánh sáng trăng-sao), ví dụ như trong một hang động hoặc địa đạo.

Ngày nay, các loại kính nhìn đêm có thể khuếch đại ánh sáng từ 50.000 lần trở lên và các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu và nâng cấp chúng.

Lính Mỹ trong một hoạt động quân sự ở Afghanistan

Công nghệ tăng cường hình ảnh

Các hệ thống này tận dụng ánh sáng xung quang biến nó trở thành ánh sáng xanh. Tại sao lại xanh? Đây là màu sắc tốt nhất cho nhãn cầu của con người. Nó không làm xạ thủ đau đầu, ngoài ra màu xanh lá cây cũng mang lại độ tương phản tốt khi xạ thủ xác định mục tiêu.

Hình ảnh quan sát qua kính nhìn đêm "Tăng cường hình ảnh"

Công nghệ tầm nhiệt

Hệ thống tăng cường hình ảnh hoạt động tốt ở ngoài trời, nơi hầu như luôn có một chút ánh sáng xung quanh để tận dụng.

Nhưng trong bóng tối hoàn toàn, xạ thủ cần một thiết bị chiến thuật khác.

Tất cả các vật thể đều có một loại "hiển thị nhiệt", không chỉ con người, mà cả thực vật, động vật, xe cơ giới và thậm chí là đá.

Mắt thường không thể nhìn thấy hiển thị nhiệt nói trên, vì chúng không được sinh ra để quan sát các phổ hồng ngoại, nhưng các hệ thống sử dụng công nghệ tầm nhiệt thì hoàn toàn có thể.

Một kính nhìn đêm sử dụng công nghệ tầm nhiệt quan sát một xe tăng M1 Abrams

Công nghệ laser

Thay vì sử dụng đèn pin, một thiết bị chiếu tia laser có thể tạo ra một loại ánh sáng phản xạ khỏi vật thể, "chiếu sáng" chúng cho xạ thủ thông qua thiết bị hiển thị.

Nói cách khác, xạ thủ có thể "thắp sáng" chiến trường bằng thiết bị này, miễn là kẻ địch không có công nghệ tương tự.

Một binh sĩ thử nghiệm thiết bị quan sát bằng laser, ngoài việc quan sát ban đêm nó còn dùng để đo khoảng cách với mục tiêu

Công nghệ quan sát đêm từ trên không

Hệ thống quan sát đêm từ trên không là một loạt các cảm biến được gắn trong một thiết bị gọi là Gimbal, thiết bị này giữ cho các cảm biến luôn ổn định bất chấp việc rung lắc hay chuyển động của máy bay.

Gimbal thường được đặt bên dưới máy bay để các cảm biến quan sát đêm quan sát mặt đất (hoặc mặt biển) trong bóng tối nhằm mục đích chụp ảnh hoặc hiển thị trực tiếp hình ảnh tới người điều khiển thông qua truyền dẫn khi máy bay di chuyển.

Một thiết bị quan sát được gắn trên máy bay không người lái tấn công (UCAV) MQ-1 Predator

Công nghệ nhìn đêm tương lai

Các thiết bị nhìn đêm hiện tại sử dụng lượng điện khổng lồ (hàng nghìn volt) và các thấu kính nặng trong môi trường chân không để hoạt động.

Vào năm 2010, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Florida đã phát triển một công nghệ màng mỏng mới có thể chuyển đổi ánh sáng hồng ngoại thành ánh sáng quan sát được.

Cho tới năm 2016, các nhà vật lý học ở Australia đã tạo ra một lớp màng siêu mỏng hấp thụ gần 99% ánh sáng, chỉ đơn giản bằng cách khắc các rãnh vào bề mặt của nó.

Công nghệ màng mỏng với các rãnh giúp hấp thụ ánh sáng tốt hơn

Các tín hiệu hồng ngoại sẽ được truyền và hiển thị trên màn hình phẳng, hệ thống mới hoạt động không cần môi trường chân không và sử dụng đèn LED hữu cơ tiết kiệm năng lượng.

Trong điều kiện tối hoàn toàn đi kèm sương mù hoặc khói công nghệ này cũng giúp xạ thủ quan sát rõ ràng.

Điều này hứa hẹn sẽ giúp giảm trọng lượng các thiết bị nhìn đêm chỉ nặng khoảng 10 gram, và dày vài micro mét.

Ngoài các ứng dụng quân sự, các công nghệ màng mỏng nhìn đêm cũng sẽ được đưa vào đời sống hàng ngày trong tương lai như màn hình điện thoại hoặc kính mắt.