Active Camouflage Technologies ενηλικιώνονται (Μέρος 2)
Τεχνολογικά θέματα
Κάμερες
Ορισμένα προτεινόμενα συστήματα ενεργού καμουφλάζ έχουν κάμερες τοποθετημένες απευθείας στο αντικείμενο που καλύπτεται και ορισμένα συστήματα έχουν κάμερες IR απομακρυσμένες. Εάν το σχέδιο του συστήματος είναι τέτοιο ώστε η κάμερα πρέπει να εγκατασταθεί απευθείας στο καλυμμένο αντικείμενο, τότε επιβάλλεται ένας περιορισμός - η κάμερα πρέπει είτε να είναι ενεργά καμουφλαρισμένη είτε να είναι αρκετά μικρή. Πολλά μοντέλα μικροκαμερών είναι επί του παρόντος διαθέσιμα στους καταναλωτές, εκ των οποίων ορισμένες εμπορικές μικροσκοπικές έγχρωμες κάμερες μπορεί να είναι κατάλληλες για ορισμένους τύπους ενεργών συστημάτων καμουφλάζ.
Ανάλυση και απεικόνιση
Κατά τον καθορισμό της απαιτούμενης ανάλυσης οθόνης, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η απόσταση από την οθόνη έως τον θεατή. Εάν ο παρατηρητής απέχει μόλις 2 μέτρα, τότε η ανάλυση δεν πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη από τη λεπτομέρεια της ανθρώπινης όρασης σε αυτή την απόσταση, δηλαδή περίπου 289 pixel ανά cm2. Εάν ο παρατηρητής είναι πιο μακριά (που συνήθως συμβαίνει), τότε η ανάλυση μπορεί να γίνει χαμηλότερη χωρίς να διακυβεύεται η ποιότητα της κάλυψης.
Επιπλέον, η οπτικοποίηση πρέπει να λαμβάνει υπόψη πώς αλλάζει το οπτικό πεδίο των παρατηρητών ανάλογα με την απόσταση στην οποία βρίσκονται από την οθόνη. Για παράδειγμα, ένα άτομο που κοιτάζει την οθόνη από απόσταση 20 μέτρων μπορεί να δει περισσότερα από αυτό που βρίσκεται πίσω από την οθόνη σε σύγκριση με ένα άτομο που βρίσκεται 5 μέτρα μακριά. Επομένως, το σύστημα πρέπει να προσδιορίσει από πού κοιτάζει ο παρατηρητής για να ταιριάζει στην εικόνα ή το μέγεθος της εικόνας και να καθορίσει τις άκρες της.
Μία από τις λύσεις οπτικοποίησης είναι η δημιουργία ενός τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου του περιβάλλοντος χώρου. Θεωρείται ότι το ψηφιακό μοντέλο θα δημιουργηθεί σε πραγματικό χρόνο, καθώς πιθανότατα δεν θα είναι πρακτικό να μοντελοποιηθούν οι τοποθεσίες του πραγματικού κόσμου εκ των προτέρων. Ένα στερεοσκοπικό ζεύγος καμερών θα επιτρέψει στο σύστημα να προσδιορίσει τη θέση, το χρώμα και τη φωτεινότητα. Μια διαδικασία που ονομάζεται απεικόνιση διαδρομικής δέσμης έχει προταθεί για τη μετάφραση ενός μοντέλου σε μια εικόνα 3-D σε μια οθόνη.
Νέα υφαντά νανοσύνθετα υλικά δημιουργούνται χρησιμοποιώντας μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία για την επίτευξη ακριβούς τοποθέτησης των λειτουργικών νανοσωματιδίων μέσα και έξω από τις πολυμερικές ίνες. Αυτές οι νανοΐνες μπορούν να προσαρμοστούν για ιδιότητες όπως η αντιστοίχιση χρωμάτων και ο έλεγχος υπογραφής NIR για εφαρμογές ενεργού καμουφλάζ.
Σχηματική αναπαράσταση ενεργού καμουφλάζ που χρησιμοποιείται για να καμουφλάρει ένα άτομο που στέκεται μπροστά από μια ομάδα ανθρώπων
Οθόνες
Οι τεχνολογίες ευέλικτης οθόνης αναπτύσσονται για περισσότερα από 20 χρόνια. Έχουν προταθεί πολυάριθμες μέθοδοι σε μια προσπάθεια να δημιουργηθεί μια πιο ευέλικτη, ανθεκτική, χαμηλού κόστους οθόνη που έχει επίσης επαρκή ανάλυση, αντίθεση, χρώμα, γωνία θέασης και ρυθμό ανανέωσης. Επί του παρόντος, οι προγραμματιστές ευέλικτων οθονών μελετούν τις απαιτήσεις των καταναλωτών για να προσδιορίσουν την καταλληλότερη τεχνολογία, αντί να προσφέρουν μια ενιαία καλύτερη λύση για όλες τις εφαρμογές. Οι διαθέσιμες λύσεις περιλαμβάνουν RPT (Retro-reflective Projection Technology), OLED (Organic Light Emitting Diodes), LCD (Liquid Crystal Displays), TFT (Thin Film Transistor) και E-Paper .
Οι σύγχρονες τυπικές οθόνες (συμπεριλαμβανομένων των ευέλικτων) έχουν σχεδιαστεί μόνο για άμεση προβολή. Επομένως, ένα σύστημα πρέπει επίσης να σχεδιαστεί έτσι ώστε η εικόνα να φαίνεται καθαρά από διάφορες γωνίες. Μια λύση θα μπορούσε να είναι μια οθόνη που βασίζεται σε μια σειρά ημισφαιρικών φακών. Επίσης, ανάλογα με τη θέση του ήλιου και του παρατηρητή, η οθόνη μπορεί να είναι σημαντικά πιο φωτεινή ή πιο σκοτεινή από τη γύρω περιοχή. Εάν υπάρχουν δύο παρατηρητές, χρειάζονται δύο διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας.
Λόγω όλων αυτών των παραγόντων, υπάρχουν μεγάλες προσδοκίες για τη μελλοντική ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας.
Τεχνολογικοί περιορισμοί
Επί του παρόντος, πολυάριθμοι τεχνολογικοί περιορισμοί εμποδίζουν την παραγωγή ενεργών συστημάτων καμουφλάζ για συστήματα στρατιωτών. Ενώ ορισμένοι από αυτούς τους περιορισμούς ξεπερνιούνται ενεργά με μια προτεινόμενη λύση εντός 5 έως 15 ετών (π.χ. ευέλικτες οθόνες), εξακολουθούν να υπάρχουν μερικά αξιοσημείωτα εμπόδια που πρέπει ακόμη να ξεπεραστούν. Μερικές από αυτές αναφέρονται παρακάτω.
Φωτεινότητα οθόνης. Ένας από τους περιορισμούς των συστημάτων ενεργού καμουφλάζ που βασίζονται σε οθόνη είναι η ανεπαρκής φωτεινότητα για λειτουργία σε συνθήκες φωτός της ημέρας. Η μέση φωτεινότητα καθαρού ουρανού είναι 150 W/m2 και οι περισσότερες οθόνες εμφανίζονται κενές στο πλήρες φως της ημέρας. Θα χρειαστεί μια πιο φωτεινή οθόνη (με φωταύγεια κοντά σε αυτή ενός φαναριού), κάτι που δεν απαιτείται σε άλλους τομείς ανάπτυξης (για παράδειγμα, οι οθόνες υπολογιστών και οι οθόνες πληροφοριών δεν πρέπει να είναι τόσο φωτεινές). Επομένως, η φωτεινότητα των οθονών μπορεί να γίνει η κατεύθυνση που θα εμποδίσει την ανάπτυξη ενεργού καμουφλάζ. Επιπλέον, ο ήλιος είναι 230000 φορές πιο έντονος από τον περιβάλλοντα ουρανό. Οι οθόνες πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να έχουν ίση φωτεινότητα με τον ήλιο, έτσι ώστε όταν το σύστημα περνά μπροστά από τον ήλιο, να μην μοιάζει με ομίχλη ή να μην έχει κάποιο είδος σκιάς.
Υπολογιστική ισχύς. Οι κύριοι περιορισμοί της ενεργής διαχείρισης εικόνας και η συνεχής ενημέρωσή της για συνεχή ενημέρωση (αορατότητα) στο ανθρώπινο μάτι είναι η ανάγκη για ισχυρό λογισμικό και μεγάλο μέγεθος μνήμης σε μικροεπεξεργαστές ελέγχου. Επίσης, δεδομένου ότι εξετάζουμε ένα τρισδιάστατο μοντέλο που πρέπει να κατασκευαστεί σε πραγματικό χρόνο με βάση τις μεθόδους λήψης εικόνων από κάμερες, το λογισμικό και τα χαρακτηριστικά των μικροεπεξεργαστών ελέγχου μπορεί να αποτελέσουν σημαντικό περιορισμό. Επιπλέον, αν θέλουμε αυτό το σύστημα να είναι αυτόνομο και να το μεταφέρει ένας στρατιώτης, τότε ο φορητός υπολογιστής πρέπει να είναι ελαφρύς, μικρός και αρκετά ευέλικτος.
Τροφοδοτείται από μπαταρία. Εάν λάβετε υπόψη τη φωτεινότητα και το μέγεθος της οθόνης, καθώς και την απαραίτητη επεξεργαστική ισχύ, οι σύγχρονες μπαταρίες είναι πολύ βαριές και εξαντλούνται γρήγορα. Εάν αυτό το σύστημα πρόκειται να μεταφερθεί από έναν στρατιώτη στο πεδίο της μάχης, πρέπει να αναπτυχθούν ελαφρύτερες, μεγαλύτερης χωρητικότητας μπαταρίες.
Θέση καμερών και προβολέων. Λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογία RPT, ένας σημαντικός περιορισμός εδώ είναι ότι οι κάμερες και οι προβολείς θα πρέπει να τοποθετηθούν εκ των προτέρων, και μόνο για έναν εχθρό παρατηρητή, και ότι ο παρατηρητής θα πρέπει να τοποθετηθεί στην ακριβή θέση μπροστά από την κάμερα. Είναι απίθανο όλα αυτά να παρατηρηθούν στο πεδίο της μάχης.
Το καμουφλάζ γίνεται ψηφιακό
Εν αναμονή των εξωτικών τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την ανάπτυξη ενός πραγματικού «πέπλου αορατότητας», η τελευταία και πιο σημαντική πρόοδος στον τομέα του καμουφλάζ είναι η εισαγωγή των λεγόμενων ψηφιακών προτύπων (templates).
Το "Ψηφιακό καμουφλάζ" περιγράφει ένα μικρομοτίβο (μικρομοτίβο) που σχηματίζεται από έναν αριθμό μικρών ορθογώνιων εικονοστοιχείων διαφόρων χρωμάτων (ιδανικά έως έξι, αλλά συνήθως όχι περισσότερα από τέσσερα για λόγους κόστους). Αυτά τα μικρο-μοτίβα μπορεί να είναι εξαγωνικά ή κυκλικά ή τετράπλευρα και αναπαράγονται με διάφορα σχέδια σε ολόκληρη την επιφάνεια, είτε πρόκειται για ύφασμα είτε πλαστικό ή μέταλλο. Οι διάφορες επιφάνειες σχεδίων είναι παρόμοιες με τις ψηφιακές κουκκίδες που σχηματίζουν ολόκληρη την εικόνα μιας ψηφιακής φωτογραφίας, αλλά είναι οργανωμένες με τέτοιο τρόπο ώστε να θολώνουν τα περιγράμματα και το σχήμα του αντικειμένου.
Πεζοναύτες με στολή μάχης MARPAT για δασώδη περιοχή
Θεωρητικά, αυτό είναι ένα πολύ πιο αποτελεσματικό καμουφλάζ από τα τυπικά μοτίβα μακροεντολών που βασίζονται σε μεγάλα μπαλώματα, λόγω του γεγονότος ότι μιμείται τις ποικιλόμορφες δομές και τις τραχιές άκρες που βρίσκονται σε φυσικά περιβάλλοντα. Αυτό βασίζεται στον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι, και επομένως ο εγκέφαλος, αλληλεπιδρά με εικόνες με εικονοστοιχεία. Το ψηφιακό καμουφλάζ μπορεί καλύτερα να μπερδέψει ή να ξεγελάσει έναν εγκέφαλο που δεν βλέπει το σχέδιο ή να κάνει τον εγκέφαλο να δει μόνο ένα συγκεκριμένο μέρος του σχεδίου, έτσι ώστε το πραγματικό περίγραμμα του στρατιώτη να μην είναι ορατό. Ωστόσο, για πραγματική εργασία, τα εικονοστοιχεία πρέπει να υπολογίζονται με εξισώσεις πολύ πολύπλοκων φράκταλ, που σας επιτρέπουν να λαμβάνετε μη επαναλαμβανόμενα μοτίβα. Η διατύπωση τέτοιων εξισώσεων δεν είναι εύκολη υπόθεση και επομένως τα ψηφιακά μοτίβα καμουφλάζ προστατεύονται πάντα από διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Το ψηφιακό καμουφλάζ εισήχθη για πρώτη φορά από τις Καναδικές Δυνάμεις ως CADPAT και το Σώμα Πεζοναυτών των ΗΠΑ ως MARPAT, το ψηφιακό καμουφλάζ έχει κατακλύσει από τότε την αγορά και έχει υιοθετηθεί από πολλούς στρατούς σε όλο τον κόσμο. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ούτε το CADPAT ούτε το MARPAT είναι διαθέσιμα για εξαγωγή, παρά το γεγονός ότι οι ΗΠΑ δεν έχουν κανένα πρόβλημα να πουλήσουν αρκετά εξελιγμένα οπλικά συστήματα.
Σύγκριση μεταξύ συμβατικών και ψηφιακών μοτίβων καμουφλάζ για ένα όχημα μάχης
Καναδικό πρότυπο CAPDAT (δασική έκδοση), πρότυπο Marine Corps MARPAT (έκδοση έρημο) και νέο πρότυπο Σιγκαπούρης
Η Advanced American Enterprise (AAE) ανακοίνωσε μια βελτίωση στη φορητή ενεργή/προσαρμοστική «κουβέρτα» παραλλαγής (φωτογραφία). Η συσκευή με την ονομασία Stealth Technology System (STS) είναι διαθέσιμη στο ορατό και σχεδόν IR εύρος του φάσματος. Αλλά αυτή η δήλωση, ωστόσο, προκαλεί ένα σημαντικό βαθμό σκεπτικισμού.
Τώρα υπάρχει μια άλλη προσέγγιση... Ερευνητές από το Renselayer και το Πανεπιστήμιο Rice απέκτησαν το πιο σκοτεινό υλικό που δημιουργήθηκε ποτέ από τον άνθρωπο. Το υλικό είναι μια λεπτή επίστρωση που αποτελείται από σπάνιες σειρές από χαλαρά ευθυγραμμισμένους νανοσωλήνες άνθρακα. Έχει συνολική ανάκλαση 0,045%, που σημαίνει ότι απορροφά το 99,955% του φωτός που πέφτει πάνω του. Ως εκ τούτου, το υλικό έρχεται πολύ κοντά στο λεγόμενο «σούπερ μαύρο» αντικείμενο, το οποίο μπορεί να είναι σχεδόν αόρατο. Η φωτογραφία εμφανίζεται ως νέο υλικό σε ανακλαστικότητα 0,045% (κέντρο), σημαντικά πιο σκούρα από το πρότυπο ανάκλασης NIST 1,4% (αριστερά) και υαλώδες κομμάτι άνθρακα (δεξιά)
Παραγωγή
Τα ενεργά συστήματα καμουφλάζ για πεζούς θα μπορούσαν να βοηθήσουν σε μεγάλο βαθμό σε μυστικές επιχειρήσεις, ειδικά καθώς οι στρατιωτικές επιχειρήσεις σε αστικές περιοχές γίνονται όλο και πιο διαδεδομένες. Τα παραδοσιακά συστήματα καμουφλάζ διατηρούν το ίδιο χρώμα και σχήμα, ωστόσο, στις αστικές περιοχές, τα βέλτιστα χρώματα και σχέδια μπορούν να αλλάζουν συνεχώς κάθε λεπτό.
Η προσπάθεια για μόνο ένα πιθανό ενεργό σύστημα καμουφλάζ δεν φαίνεται αρκετά επαρκής για να πραγματοποιήσει την απαραίτητη και δαπανηρή ανάπτυξη τεχνολογίας οθόνης, υπολογιστικής ισχύος και ισχύος μπαταρίας. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι όλα αυτά θα απαιτηθούν σε άλλες εφαρμογές, είναι αρκετά προβλέψιμο ότι η βιομηχανία μπορεί να αναπτύξει τεχνολογίες που μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν για ενεργά συστήματα καμουφλάζ στο μέλλον.
Εν τω μεταξύ, μπορούν να αναπτυχθούν απλούστερα συστήματα που δεν οδηγούν σε πλήρη αόρατο. Για παράδειγμα, ένα σύστημα που ενημερώνει ενεργά το κατά προσέγγιση χρώμα θα είναι πιο χρήσιμο από τα υπάρχοντα συστήματα καμουφλάζ, είτε εμφανίζεται η ιδανική εικόνα είτε όχι. Επίσης, δεδομένου ότι το ενεργό σύστημα καμουφλάζ μπορεί να δικαιολογηθεί περισσότερο όταν η θέση του παρατηρητή είναι επακριβώς γνωστή, μπορεί να υποτεθεί ότι στις αρχαιότερες λύσεις θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μια ενιαία σταθερή κάμερα ή ανιχνευτής για καμουφλάζ. Ωστόσο, είναι σήμερα διαθέσιμος ένας μεγάλος αριθμός αισθητήρων και ανιχνευτών που δεν λειτουργούν στο ορατό φάσμα. Ένα θερμικό μικροβολόμετρο ή ένας ευαίσθητος αισθητήρας, για παράδειγμα, μπορεί εύκολα να αναγνωρίσει ένα αντικείμενο που καλύπτεται από οπτικό ενεργό καμουφλάζ.
Υλικά που χρησιμοποιούνται:
Στρατιωτική Τεχνολογία
en.wikipedia.org
www.defensereview.com
www.uni-stuttgart.de
www.baesystems.com
Κάμερες
Ορισμένα προτεινόμενα συστήματα ενεργού καμουφλάζ έχουν κάμερες τοποθετημένες απευθείας στο αντικείμενο που καλύπτεται και ορισμένα συστήματα έχουν κάμερες IR απομακρυσμένες. Εάν το σχέδιο του συστήματος είναι τέτοιο ώστε η κάμερα πρέπει να εγκατασταθεί απευθείας στο καλυμμένο αντικείμενο, τότε επιβάλλεται ένας περιορισμός - η κάμερα πρέπει είτε να είναι ενεργά καμουφλαρισμένη είτε να είναι αρκετά μικρή. Πολλά μοντέλα μικροκαμερών είναι επί του παρόντος διαθέσιμα στους καταναλωτές, εκ των οποίων ορισμένες εμπορικές μικροσκοπικές έγχρωμες κάμερες μπορεί να είναι κατάλληλες για ορισμένους τύπους ενεργών συστημάτων καμουφλάζ.
Ανάλυση και απεικόνιση
Κατά τον καθορισμό της απαιτούμενης ανάλυσης οθόνης, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η απόσταση από την οθόνη έως τον θεατή. Εάν ο παρατηρητής απέχει μόλις 2 μέτρα, τότε η ανάλυση δεν πρέπει να είναι πολύ μεγαλύτερη από τη λεπτομέρεια της ανθρώπινης όρασης σε αυτή την απόσταση, δηλαδή περίπου 289 pixel ανά cm2. Εάν ο παρατηρητής είναι πιο μακριά (που συνήθως συμβαίνει), τότε η ανάλυση μπορεί να γίνει χαμηλότερη χωρίς να διακυβεύεται η ποιότητα της κάλυψης.
Επιπλέον, η οπτικοποίηση πρέπει να λαμβάνει υπόψη πώς αλλάζει το οπτικό πεδίο των παρατηρητών ανάλογα με την απόσταση στην οποία βρίσκονται από την οθόνη. Για παράδειγμα, ένα άτομο που κοιτάζει την οθόνη από απόσταση 20 μέτρων μπορεί να δει περισσότερα από αυτό που βρίσκεται πίσω από την οθόνη σε σύγκριση με ένα άτομο που βρίσκεται 5 μέτρα μακριά. Επομένως, το σύστημα πρέπει να προσδιορίσει από πού κοιτάζει ο παρατηρητής για να ταιριάζει στην εικόνα ή το μέγεθος της εικόνας και να καθορίσει τις άκρες της.
Μία από τις λύσεις οπτικοποίησης είναι η δημιουργία ενός τρισδιάστατου ψηφιακού μοντέλου του περιβάλλοντος χώρου. Θεωρείται ότι το ψηφιακό μοντέλο θα δημιουργηθεί σε πραγματικό χρόνο, καθώς πιθανότατα δεν θα είναι πρακτικό να μοντελοποιηθούν οι τοποθεσίες του πραγματικού κόσμου εκ των προτέρων. Ένα στερεοσκοπικό ζεύγος καμερών θα επιτρέψει στο σύστημα να προσδιορίσει τη θέση, το χρώμα και τη φωτεινότητα. Μια διαδικασία που ονομάζεται απεικόνιση διαδρομικής δέσμης έχει προταθεί για τη μετάφραση ενός μοντέλου σε μια εικόνα 3-D σε μια οθόνη.
Νέα υφαντά νανοσύνθετα υλικά δημιουργούνται χρησιμοποιώντας μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία για την επίτευξη ακριβούς τοποθέτησης των λειτουργικών νανοσωματιδίων μέσα και έξω από τις πολυμερικές ίνες. Αυτές οι νανοΐνες μπορούν να προσαρμοστούν για ιδιότητες όπως η αντιστοίχιση χρωμάτων και ο έλεγχος υπογραφής NIR για εφαρμογές ενεργού καμουφλάζ.
Σχηματική αναπαράσταση ενεργού καμουφλάζ που χρησιμοποιείται για να καμουφλάρει ένα άτομο που στέκεται μπροστά από μια ομάδα ανθρώπων
Οθόνες
Οι τεχνολογίες ευέλικτης οθόνης αναπτύσσονται για περισσότερα από 20 χρόνια. Έχουν προταθεί πολυάριθμες μέθοδοι σε μια προσπάθεια να δημιουργηθεί μια πιο ευέλικτη, ανθεκτική, χαμηλού κόστους οθόνη που έχει επίσης επαρκή ανάλυση, αντίθεση, χρώμα, γωνία θέασης και ρυθμό ανανέωσης. Επί του παρόντος, οι προγραμματιστές ευέλικτων οθονών μελετούν τις απαιτήσεις των καταναλωτών για να προσδιορίσουν την καταλληλότερη τεχνολογία, αντί να προσφέρουν μια ενιαία καλύτερη λύση για όλες τις εφαρμογές. Οι διαθέσιμες λύσεις περιλαμβάνουν RPT (Retro-reflective Projection Technology), OLED (Organic Light Emitting Diodes), LCD (Liquid Crystal Displays), TFT (Thin Film Transistor) και E-Paper .
Οι σύγχρονες τυπικές οθόνες (συμπεριλαμβανομένων των ευέλικτων) έχουν σχεδιαστεί μόνο για άμεση προβολή. Επομένως, ένα σύστημα πρέπει επίσης να σχεδιαστεί έτσι ώστε η εικόνα να φαίνεται καθαρά από διάφορες γωνίες. Μια λύση θα μπορούσε να είναι μια οθόνη που βασίζεται σε μια σειρά ημισφαιρικών φακών. Επίσης, ανάλογα με τη θέση του ήλιου και του παρατηρητή, η οθόνη μπορεί να είναι σημαντικά πιο φωτεινή ή πιο σκοτεινή από τη γύρω περιοχή. Εάν υπάρχουν δύο παρατηρητές, χρειάζονται δύο διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας.
Λόγω όλων αυτών των παραγόντων, υπάρχουν μεγάλες προσδοκίες για τη μελλοντική ανάπτυξη της νανοτεχνολογίας.
Τεχνολογικοί περιορισμοί
Επί του παρόντος, πολυάριθμοι τεχνολογικοί περιορισμοί εμποδίζουν την παραγωγή ενεργών συστημάτων καμουφλάζ για συστήματα στρατιωτών. Ενώ ορισμένοι από αυτούς τους περιορισμούς ξεπερνιούνται ενεργά με μια προτεινόμενη λύση εντός 5 έως 15 ετών (π.χ. ευέλικτες οθόνες), εξακολουθούν να υπάρχουν μερικά αξιοσημείωτα εμπόδια που πρέπει ακόμη να ξεπεραστούν. Μερικές από αυτές αναφέρονται παρακάτω.
Φωτεινότητα οθόνης. Ένας από τους περιορισμούς των συστημάτων ενεργού καμουφλάζ που βασίζονται σε οθόνη είναι η ανεπαρκής φωτεινότητα για λειτουργία σε συνθήκες φωτός της ημέρας. Η μέση φωτεινότητα καθαρού ουρανού είναι 150 W/m2 και οι περισσότερες οθόνες εμφανίζονται κενές στο πλήρες φως της ημέρας. Θα χρειαστεί μια πιο φωτεινή οθόνη (με φωταύγεια κοντά σε αυτή ενός φαναριού), κάτι που δεν απαιτείται σε άλλους τομείς ανάπτυξης (για παράδειγμα, οι οθόνες υπολογιστών και οι οθόνες πληροφοριών δεν πρέπει να είναι τόσο φωτεινές). Επομένως, η φωτεινότητα των οθονών μπορεί να γίνει η κατεύθυνση που θα εμποδίσει την ανάπτυξη ενεργού καμουφλάζ. Επιπλέον, ο ήλιος είναι 230000 φορές πιο έντονος από τον περιβάλλοντα ουρανό. Οι οθόνες πρέπει να σχεδιάζονται ώστε να έχουν ίση φωτεινότητα με τον ήλιο, έτσι ώστε όταν το σύστημα περνά μπροστά από τον ήλιο, να μην μοιάζει με ομίχλη ή να μην έχει κάποιο είδος σκιάς.
Υπολογιστική ισχύς. Οι κύριοι περιορισμοί της ενεργής διαχείρισης εικόνας και η συνεχής ενημέρωσή της για συνεχή ενημέρωση (αορατότητα) στο ανθρώπινο μάτι είναι η ανάγκη για ισχυρό λογισμικό και μεγάλο μέγεθος μνήμης σε μικροεπεξεργαστές ελέγχου. Επίσης, δεδομένου ότι εξετάζουμε ένα τρισδιάστατο μοντέλο που πρέπει να κατασκευαστεί σε πραγματικό χρόνο με βάση τις μεθόδους λήψης εικόνων από κάμερες, το λογισμικό και τα χαρακτηριστικά των μικροεπεξεργαστών ελέγχου μπορεί να αποτελέσουν σημαντικό περιορισμό. Επιπλέον, αν θέλουμε αυτό το σύστημα να είναι αυτόνομο και να το μεταφέρει ένας στρατιώτης, τότε ο φορητός υπολογιστής πρέπει να είναι ελαφρύς, μικρός και αρκετά ευέλικτος.
Τροφοδοτείται από μπαταρία. Εάν λάβετε υπόψη τη φωτεινότητα και το μέγεθος της οθόνης, καθώς και την απαραίτητη επεξεργαστική ισχύ, οι σύγχρονες μπαταρίες είναι πολύ βαριές και εξαντλούνται γρήγορα. Εάν αυτό το σύστημα πρόκειται να μεταφερθεί από έναν στρατιώτη στο πεδίο της μάχης, πρέπει να αναπτυχθούν ελαφρύτερες, μεγαλύτερης χωρητικότητας μπαταρίες.
Θέση καμερών και προβολέων. Λαμβάνοντας υπόψη την τεχνολογία RPT, ένας σημαντικός περιορισμός εδώ είναι ότι οι κάμερες και οι προβολείς θα πρέπει να τοποθετηθούν εκ των προτέρων, και μόνο για έναν εχθρό παρατηρητή, και ότι ο παρατηρητής θα πρέπει να τοποθετηθεί στην ακριβή θέση μπροστά από την κάμερα. Είναι απίθανο όλα αυτά να παρατηρηθούν στο πεδίο της μάχης.
Το καμουφλάζ γίνεται ψηφιακό
Εν αναμονή των εξωτικών τεχνολογιών που θα επιτρέψουν την ανάπτυξη ενός πραγματικού «πέπλου αορατότητας», η τελευταία και πιο σημαντική πρόοδος στον τομέα του καμουφλάζ είναι η εισαγωγή των λεγόμενων ψηφιακών προτύπων (templates).
Το "Ψηφιακό καμουφλάζ" περιγράφει ένα μικρομοτίβο (μικρομοτίβο) που σχηματίζεται από έναν αριθμό μικρών ορθογώνιων εικονοστοιχείων διαφόρων χρωμάτων (ιδανικά έως έξι, αλλά συνήθως όχι περισσότερα από τέσσερα για λόγους κόστους). Αυτά τα μικρο-μοτίβα μπορεί να είναι εξαγωνικά ή κυκλικά ή τετράπλευρα και αναπαράγονται με διάφορα σχέδια σε ολόκληρη την επιφάνεια, είτε πρόκειται για ύφασμα είτε πλαστικό ή μέταλλο. Οι διάφορες επιφάνειες σχεδίων είναι παρόμοιες με τις ψηφιακές κουκκίδες που σχηματίζουν ολόκληρη την εικόνα μιας ψηφιακής φωτογραφίας, αλλά είναι οργανωμένες με τέτοιο τρόπο ώστε να θολώνουν τα περιγράμματα και το σχήμα του αντικειμένου.
Πεζοναύτες με στολή μάχης MARPAT για δασώδη περιοχή
Θεωρητικά, αυτό είναι ένα πολύ πιο αποτελεσματικό καμουφλάζ από τα τυπικά μοτίβα μακροεντολών που βασίζονται σε μεγάλα μπαλώματα, λόγω του γεγονότος ότι μιμείται τις ποικιλόμορφες δομές και τις τραχιές άκρες που βρίσκονται σε φυσικά περιβάλλοντα. Αυτό βασίζεται στον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο μάτι, και επομένως ο εγκέφαλος, αλληλεπιδρά με εικόνες με εικονοστοιχεία. Το ψηφιακό καμουφλάζ μπορεί καλύτερα να μπερδέψει ή να ξεγελάσει έναν εγκέφαλο που δεν βλέπει το σχέδιο ή να κάνει τον εγκέφαλο να δει μόνο ένα συγκεκριμένο μέρος του σχεδίου, έτσι ώστε το πραγματικό περίγραμμα του στρατιώτη να μην είναι ορατό. Ωστόσο, για πραγματική εργασία, τα εικονοστοιχεία πρέπει να υπολογίζονται με εξισώσεις πολύ πολύπλοκων φράκταλ, που σας επιτρέπουν να λαμβάνετε μη επαναλαμβανόμενα μοτίβα. Η διατύπωση τέτοιων εξισώσεων δεν είναι εύκολη υπόθεση και επομένως τα ψηφιακά μοτίβα καμουφλάζ προστατεύονται πάντα από διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Το ψηφιακό καμουφλάζ εισήχθη για πρώτη φορά από τις Καναδικές Δυνάμεις ως CADPAT και το Σώμα Πεζοναυτών των ΗΠΑ ως MARPAT, το ψηφιακό καμουφλάζ έχει κατακλύσει από τότε την αγορά και έχει υιοθετηθεί από πολλούς στρατούς σε όλο τον κόσμο. Είναι ενδιαφέρον να σημειωθεί ότι ούτε το CADPAT ούτε το MARPAT είναι διαθέσιμα για εξαγωγή, παρά το γεγονός ότι οι ΗΠΑ δεν έχουν κανένα πρόβλημα να πουλήσουν αρκετά εξελιγμένα οπλικά συστήματα.
Σύγκριση μεταξύ συμβατικών και ψηφιακών μοτίβων καμουφλάζ για ένα όχημα μάχης
Καναδικό πρότυπο CAPDAT (δασική έκδοση), πρότυπο Marine Corps MARPAT (έκδοση έρημο) και νέο πρότυπο Σιγκαπούρης
Η Advanced American Enterprise (AAE) ανακοίνωσε μια βελτίωση στη φορητή ενεργή/προσαρμοστική «κουβέρτα» παραλλαγής (φωτογραφία). Η συσκευή με την ονομασία Stealth Technology System (STS) είναι διαθέσιμη στο ορατό και σχεδόν IR εύρος του φάσματος. Αλλά αυτή η δήλωση, ωστόσο, προκαλεί ένα σημαντικό βαθμό σκεπτικισμού.
Τώρα υπάρχει μια άλλη προσέγγιση... Ερευνητές από το Renselayer και το Πανεπιστήμιο Rice απέκτησαν το πιο σκοτεινό υλικό που δημιουργήθηκε ποτέ από τον άνθρωπο. Το υλικό είναι μια λεπτή επίστρωση που αποτελείται από σπάνιες σειρές από χαλαρά ευθυγραμμισμένους νανοσωλήνες άνθρακα. Έχει συνολική ανάκλαση 0,045%, που σημαίνει ότι απορροφά το 99,955% του φωτός που πέφτει πάνω του. Ως εκ τούτου, το υλικό έρχεται πολύ κοντά στο λεγόμενο «σούπερ μαύρο» αντικείμενο, το οποίο μπορεί να είναι σχεδόν αόρατο. Η φωτογραφία εμφανίζεται ως νέο υλικό σε ανακλαστικότητα 0,045% (κέντρο), σημαντικά πιο σκούρα από το πρότυπο ανάκλασης NIST 1,4% (αριστερά) και υαλώδες κομμάτι άνθρακα (δεξιά)
Παραγωγή
Τα ενεργά συστήματα καμουφλάζ για πεζούς θα μπορούσαν να βοηθήσουν σε μεγάλο βαθμό σε μυστικές επιχειρήσεις, ειδικά καθώς οι στρατιωτικές επιχειρήσεις σε αστικές περιοχές γίνονται όλο και πιο διαδεδομένες. Τα παραδοσιακά συστήματα καμουφλάζ διατηρούν το ίδιο χρώμα και σχήμα, ωστόσο, στις αστικές περιοχές, τα βέλτιστα χρώματα και σχέδια μπορούν να αλλάζουν συνεχώς κάθε λεπτό.
Η προσπάθεια για μόνο ένα πιθανό ενεργό σύστημα καμουφλάζ δεν φαίνεται αρκετά επαρκής για να πραγματοποιήσει την απαραίτητη και δαπανηρή ανάπτυξη τεχνολογίας οθόνης, υπολογιστικής ισχύος και ισχύος μπαταρίας. Ωστόσο, λόγω του γεγονότος ότι όλα αυτά θα απαιτηθούν σε άλλες εφαρμογές, είναι αρκετά προβλέψιμο ότι η βιομηχανία μπορεί να αναπτύξει τεχνολογίες που μπορούν εύκολα να προσαρμοστούν για ενεργά συστήματα καμουφλάζ στο μέλλον.
Εν τω μεταξύ, μπορούν να αναπτυχθούν απλούστερα συστήματα που δεν οδηγούν σε πλήρη αόρατο. Για παράδειγμα, ένα σύστημα που ενημερώνει ενεργά το κατά προσέγγιση χρώμα θα είναι πιο χρήσιμο από τα υπάρχοντα συστήματα καμουφλάζ, είτε εμφανίζεται η ιδανική εικόνα είτε όχι. Επίσης, δεδομένου ότι το ενεργό σύστημα καμουφλάζ μπορεί να δικαιολογηθεί περισσότερο όταν η θέση του παρατηρητή είναι επακριβώς γνωστή, μπορεί να υποτεθεί ότι στις αρχαιότερες λύσεις θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μια ενιαία σταθερή κάμερα ή ανιχνευτής για καμουφλάζ. Ωστόσο, είναι σήμερα διαθέσιμος ένας μεγάλος αριθμός αισθητήρων και ανιχνευτών που δεν λειτουργούν στο ορατό φάσμα. Ένα θερμικό μικροβολόμετρο ή ένας ευαίσθητος αισθητήρας, για παράδειγμα, μπορεί εύκολα να αναγνωρίσει ένα αντικείμενο που καλύπτεται από οπτικό ενεργό καμουφλάζ.
Υλικά που χρησιμοποιούνται:
Στρατιωτική Τεχνολογία
en.wikipedia.org
www.defensereview.com
www.uni-stuttgart.de
www.baesystems.com
- Alex Alexeev
- Active Camouflage Technologies Come of Age (Μέρος 1) l
Active Camouflage Technologies ενηλικιώνονται (Μέρος 2)
Τα ειδησεογραφικά μας κανάλια
Εγγραφείτε και μείνετε ενημερωμένοι με τα τελευταία νέα και τα πιο σημαντικά γεγονότα της ημέρας.
πληροφορίες