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 Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 29 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 Những vấn đề chung Nguyễn Thu Cầm, , “Tình hình nghiên cứu nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.” 30 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+". Tuy nhiên, photocathode GaAs có nhược điểm là dễ bị xuống cấp và hỏng hóc bởi sự bắn phá của các ion dương sinh ra trong quá trình sử dụng. Bởi vậy người ta phải dùng một màng ngăn GaAs để hạn chế các ion này. Song sự có mặt của màng ngăn GaAs lại làm giảm độ nhạy của photocathode. Sau một số cải tiến làm giảm độ dày màng ngăn thì độ nhạy của photocathode thế hệ 3 cũng tăng lên đáng kể song thực tế thì chỉ gấp khoảng từ 1,2 đến 3 lần độ nhạy của photocathode thế hệ 2+. Các tiến bộ mới nhất trong công nghệ chế tạo ống khuếch đại thế hệ 3 sử dụng màng ngăn loại khác cho phép tăng độ nhạy của photocathode lên nhiều lần. Hiện nay khí tài nhìn đêm thế hệ 3 này đã được trang bị khá phổ biến đến tận từng người lính trong quân đội của các nước tiên tiến trên thế giới. Thế hệ “4”: Trong kết cấu bộ biến đổi quang điện thế hệ 4, người ta vẫn giữ cấu trúc truyền ảnh thẳng tương tự như thế hệ 3 song có 2 sự thay đổi, đó là: Sử dụng bộ khuyếch đại vi kênh không có màng ngăn ion; Tích hợp nguồn xung điều khiển tốc độ cao nhằm tự động điều chỉnh cường độ sáng (autogate). Nhờ vậy, độ phân giải của loại bộ biến đổi quang điện thế hệ 4 không dưới 64 vạch, và độ nhạy tích phân không dưới 2500 μA/lm, thiết bị có thể làm việc cả ngày lẫn đêm. Cho đến nay khí tài nhìn đêm sử dụng bộ BĐQĐ thế hệ 4 vẫn chưa thấy xuất hiện trong trang bị quân đội của các nước tiên tiến trên thế giới. 2.2. Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu Những vấn đề chung Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 31 Khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu có nguyên lý hoạt động tương tự như khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu. Tuy nhiên, trong khi khuếch đại ánh sáng yếu quan sát ảnh trực tiếp thông qua kính mắt thì truyền hình ánh sáng yếu lại đưa ảnh quan sát lên màn hình. Do đó, loại khí tài này có khả năng lưu trữ, xử lý và truyền dữ liệu hình ảnh đi xa. Trong thực tế, khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu thường được gọi là camera độ nhạy cao. Có một số dạng camera độ nhạy cao như: Camera khuếch đại bằng bia silicon, camera tích hợp ICCD, camera hoạt động trên nguyên lý chồng ảnh..vv. Camera khuếch đại bằng bia silicon được thiết kế bằng cách thay thế màn huỳnh quang của bộ BĐQĐ bằng anode silicon và khi được bắn phá bởi các electron, chúng tạo nên một cặp lỗ trống điện tử và được đọc ở đầu ra camera như một tín hiệu khuếch đại. Camera ICCD là một dạng khí tài nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng yếu tích hợp bộ BĐQĐ và CCD phía sau. Việc nối ghép BĐQĐ và CCD được thực hiện theo 2 dạng: bằng bó sợi quang hoặc bằng một hệ quang ghép nối. Về cơ bản, ghép nối bằng bó sợi quang ưu thế hơn về hiệu suất ánh sáng, tỷ lệ tín trên tạp. Tuy nhiên, ghép nối cách này phức tạp, đòi hỏi kỹ thuật cao hơn nhiều so với ghép nối bằng hệ quang. Nhược điểm của ghép nối bằng hệ quang là cho chất lượng ảnh thấp hơn do tồn tại quang sai trong hệ. Hiện nay, các camera hoạt động trên nguyên lý chồng ảnh đang được phát triển mạnh mẽ nhờ ưu thế vượt trội về mặt giá thành tuy rằng chất lượng quan sát đêm chỉ ở mức độ hạn chế. Nguyên lý hoạt động của các loại camera này là sử dụng một số loại CCD quan sát ngày có độ nhạy tương đối cao (khoảng 0,2-0,4 lux) và sử dụng xử lý điện tử theo phương pháp chồng nhiều ảnh thu được để lấy một ảnh có chất lượng cao. Với phương pháp đó, các loại camera có thể được nâng độ nhạy thêm đếm 1000 lần và có thể quan sát trong điều kiện đêm tối. Ưu thế nổi trội của các loại camera này là quan sát được cả ngày lẫn đêm với giá thành thấp, nhược điểm là tần số thấp (do phải chồng nhiều ảnh mới lấy được một ảnh) và ảnh không được thật đo xử lý điện tử nhiều. Bởi vậy, dù độ nhạy được nâng lên một cách đáng kể song vẫn chưa thực sự đáp ứng được yêu cầu quan sát đêm cho quân sự. 2.3. Khí tài ảnh nhiệt Như đã biết, hiện nay thiết bị ảnh nhiệt (TBAN) được ứng dụng rất rộng rãi trong đời sống dân sinh, trong lĩnh vực an ninh, đặc biệt là trong lĩnh vực quân sự. So với khí tài nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng yếu và khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu, khí tài ảnh nhiệt có ưu thế hơn hẳn về khả năng phát hiện mục tiêu nhờ nguyên lý quan sát đặc trưng là bằng các bức xạ tự thân của mục tiêu quan sát. Như chúng ta đã biết, mọi vật trên trái đất, với nhiệt độ của nó, đều phát ra các bức xạ và mạnh nhất ở vùng bước sóng khoảng từ 3μm đến 15μm. Trong vùng bước sóng này có 2 vùng “cửa sổ khí quyển” là từ 3μm đến 5μm và từ 8μm đến 12μm [3]. Đây là 2 vùng hoạt động chính của khí tài ảnh nhiệt. Ở những vùng bước sóng ánh sáng này, bức xạ tự thân của mục tiêu phát ra có cường độ lớn hơn nhiều so với bức xạ được phản xạ từ các nguồn phát tự nhiên khác. Bởi vậy, khí tài ảnh nhiệt có khả năng quan sát và phát hiện mục tiêu rất tốt, nhất là những mục tiêu có nhiệt độ chênh lệch lớn so với môi trường. Cho đến nay về cơ bản các quan điểm đều thống nhất cho rằng khí tài ảnh nhiệt được chia làm 3 thế hệ [4]. Các loại khí tài sử dụng đầu thu loại 1 phần tử hoặc 1 dải phần tử cảm biến (thường có số lượng ít khi quá 100 phần tử) được xếp vào loại thế hệ 1. Để thu được hình ảnh của không gian rộng phía trước người ta sử dụng các bộ quét quang cơ dòng mành. Độ nhạy nhiệt cỡ 0,2 oC - 0,3 oC, thời gian trễ khá lớn. Khí tài ảnh nhiệt thế hệ này được ứng dụng từ thập kỷ 60 của thế kỷ trước và đến nay vẫn đang còn trong trang bị của một số nước. Loại thế hệ 2 là loại vẫn sử dụng đầu thu loại dải phẩn tử cảm biến hoặc ma trận cảm biến với số lượng từ vài trăm đến vài nghìn phần tử. Khi đó bộ quét quang cơ vẫn cần Những vấn đề chung Nguyễn Thu Cầm, , “Tình hình nghiên cứu nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.” 32 thiết, nhưng đã đơn giản đi nhiều. Các khí tài ảnh nhiệt thế hệ 2 ra đời những năm 70 của thế kỷ 20. Độ nhạy nhiệt cỡ 0,1 oC - 0,2 oC. Đến nay, các đầu thu kiểu dải phần tử cảm biến này vẫn đang được tiếp tục phát triển nhằm ứng dụng cho một số lĩnh vực đặc biệt với độ nhạy nhiệt đạt được đến khoảng 0,05 oC. Thế hệ 3, ra đời vào những năm 80 của thế kỷ 20. Ở thế hệ này ma trận đầu thu có kích thước đạt từ hàng chục vạn đến hàng triệu phần tử. Do vậy, không cần bộ quét quang cơ nữa và cho hình ảnh thu được theo thời gian thực. Độ nhạy khí tài ảnh nhiệt thế hệ 3 đạt từ 0,03 oC đến 0,08 oC. Có hai loại khí tài ảnh nhiệt: khí tài ảnh nhiệt sử dụng đầu thu có làm lạnh và khí tài ảnh nhiệt sử dụng đầu thu không làm lạnh. Khí tài ảnh nhiệt có làm lạnh cho chất lượng quan sát tốt nhất song kết cấu khá cồng kềnh, thời gian khởi động lâu và giá thành đắt, bởi vậy chủ yếu được dùng cho các mục đích quan sát tầm xa. 2.4. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động Đặc trưng của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động là hoạt động ở chế độ xung. Một chùm tia laser được ăng ten phát đi chiếu sáng mục tiêu, chùm tia phản xạ quay về từ mục tiêu được kênh quan sát thu nhận và chuyển đổi thành ảnh nhìn thấy. Về cấu tạo, kênh quan sát đêm của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động hoàn toàn giống như khí tài nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng mờ. Chỉ khác là trong hệ quang của nó sử dụng bộ biến đổi quang điện hoạt động đóng mở liên tục đồng bộ với các xung laser phát. Do hoạt động theo nguyên lý xung nên khí tài này có khả năng quan sát được một vùng không gian ở một khoảng cách nhất định mà người quan sát đã chọn trước. Chất lượng quan sát của loại khí tài này rất tốt do có đủ nguồn sáng và ít bị ảnh hưởng bởi ánh sáng nhiễu ở vùng không gian khác [5]. Công nghệ chiếu sáng trong thời gian cực ngắn cũng đảm bảo khả năng bí mật và an toàn khi quan sát. Tuy nhiên, việc chế tạo loại khí tài này đòi hỏi trình độ kỹ thuật cao nên mặc dù đã được nghiên cứu từ khoảng nửa cuối của thế kỷ trước, song đến nay chỉ mới một số nước tiên tiến sở hữu được loại khí tài này. Ưu điểm của khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động là có khả năng hoạt động được ở cả 3 chế độ: thụ động, chủ động liên tục và xung chủ động trong điều kiện cả ngày lẫn đêm, trong điều kiện thời tiết hết sức phức tạp. Thiết bị có khả năng đo cự ly tương đối chính xác với sai số đạt đến ±5m. Tuy nhiên, nhược điểm của khí tài loại này là có trường nhìn hẹp, không thuận lợi cho việc sục sạo tìm kiếm mục tiêu. 3. XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM 3.1. Khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu Khả năng hoạt động của khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu phụ thuộc nhiều vào các điều kiện của môi trường nhất là cường độ chiếu sáng. Dãi phổ hoạt động của dòng khí tài này lại bị hạn chế trong khoảng từ 0,4 μm đến 0,9 μm nên khó phát hiện được các thiết bị phát tia laser của đối phương. Bởi vậy, hiện nay người ta đang phát triển khí tài nhìn đêm khuếch đại ánh sáng yếu (KĐASY) theo xu hướng tăng độ nhạy và mở rộng dải phổ hoạt động của bộ biến đổi quang điện [6]. Để thực hiện điều này hiện đã có một số giải pháp như sử dụng photocathode GaAs hợp kim hóa In; sử dụng bộ BĐQĐ kiểu áp điện. vv.. những giãi pháp này không những làm tăng hệ số khuếch đại mà còn cho phép tăng dãi phổ làm việc của của khí tài nhìn đêm lên đến 1,7 μm. Nhờ vậy, khí tài nhìn đêm KĐASY trong tương lai hoàn toàn có khả năng phát hiện được đo xa laser, thiết bị chỉ thị bằng laser, thiết bị quan sát và định vị bằng laser của đối phương.vv.. Ngoài ra, chất lượng quan sát cũng tốt hơn nhiều do trong vùng phổ từ 1,4 μm -1,8 μm độ tương phản giữa mục tiêu và phông nền cao hơn và ổn định hơn so với dãi phổ từ 0,4 μm - 0,9 μm. Những vấn đề chung Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 33 3.2. Khí tài ảnh nhiệt Hiện nay, kỹ thuật ảnh nhiệt vẫn đang là lĩnh vực được nhiều nước quan tâm nghiên cứu và ứng dụng. Để nhằm đáp ứng yêu cầu ngày càng cao cho mục đích quân sự, xu hướng phát triển các khí tài ảnh nhiệt hiện nay tập trung vào 3 nội dung chính như sau:  Nâng cao khả năng công nghệ trong chế tạo đầu thu [7]: - Chế tạo ra những đầu thu có đặc tính cao: số phần tử điểm ảnh lớn, kích thước điểm ảnh (pixel size) nhỏ, độ nhạy cao, độ mất đồng nhất (NU) thấp, dải nhiệt động học rộng. vv - Tạo ra các ma trận thu dạng lưỡng phổ, tức là ma trận đầu thu làm việc được đồng thời ở cả 2 dải phổ hồng ngoại 3 µm - 5 µm và 8 µm - 14 µm [8]; - Tạo ra các ma trận thu không làm lạnh làm việc ở dải phổ 3 µm - 5 µm [9]; - Nghiên cứu công nghệ chế tạo đầu thu làm lạnh dạng siêu mạng [10].  Công nghệ chế tạo ống kính Nhằm tạo ra các ống kính có đặc tính quang học cao (tiêu cự hàng mét) với kết cấu đơn giản, tăng độ bền của lớp mạ bằng các lớp phủ bảo vệ như DLC.  Tích hợp xử lý ảnh Nghiên cứu, phát triển công nghệ xử lý tín hiệu nhằm tách giảm nhiễu, tăng độ tương phản, tăng ngưỡng động.vv.. qua đó nâng cao chất lượng ảnh và tăng khả năng quan sát của khí tài ảnh nhiệt. 3.3. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn Trong thời gian gần đây, một dạng khí tài mới hoạt động trong vùng hồng ngoại ngắn 0,8 μm đến 2,5 μm đang được phát triển song được đánh giá khá cao. Loại này cũng có thể coi là một dạng lai tạp của ảnh nhiệt và truyền hình ánh sáng yếu. Tuy ở vùng 0,8 μm đến 2μm bức xạ tự thân của mục tiêu có cường độ không lớn hơn bức xạ phản xạ từ các nguồn sáng khác, song có ưu điểm [11]: - Vùng 1μm đến 2μm ít bị hấp thụ bởi các son khí nên loại khí tài này có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt (sương mù, khói); - Hầu hết các vật liệu sử dụng ở vùng này đều là các vật liệu quang học thông thường nên có dễ dàng gia công và kiểm soát chất lượng gia công hơn rất nhiều so với ảnh nhiệt vùng hồng ngoại trung và hồng ngoại xa; - Vùng bước sóng hoạt động trùng với bước sóng của hầu hết các loại đo xa laser nên dễ dàng tích hợp hoặc phát hiện hoạt động đo xa laser. 3.4. Khí tài nhìn đêm theo nguyên lý mới Do các loại khí tài nhìn đêm hiện nay bị hạn chế về trường nhìn, lại có khối lượng cồng kềnh nên khi trang bị cho cá nhân sử dụng không thuận tiện. Hiện nay một số nước tiên tiến có thể đã và đang đi theo những hướng nghiên cứu mới. Một trong những thông tin mà quân đội Mỹ đang nghiên cứu đó là sử dụng kính nhìn đêm áp tròng. Loại kính nhìn đêm áp tròng sử dụng một nam châm vĩnh cửu đất hiếm dạng gel làm từ Neodym, sắt và Bo với vai trò tạo ra một từ trường cực mạnh. Từ trường này sẽ cung cấp năng lượng cho kính nhìn đêm áp tròng dựa vào hiện tượng cảm ứng từ. Mắt kính loại áp tròng có thể khuếch đại ánh sáng yếu trong môi trường đêm tối lên rất nhiều lần. Ưu điểm của kính nhìn đêm áp tròng là cho trường nhìn siêu rộng như trường nhìn tự nhiên của mắt người, khối lượng lại rất nhỏ, sử dụng thuận tiện. Dù cho chưa có thông tin trực tiếp nào từ cơ quan chức năng Hoa Kỳ xác nhận hay phủ nhận tin này, nhưng chúng ta hoàn toàn có thể tin vào sự tồn tại của loại kính nhìn đêm ưu việt này. Những vấn đề chung Nguyễn Thu Cầm, , “Tình hình nghiên cứu nhìn đêm trong lĩnh vực quân sự.” 34 4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG KHÍ TÀI NHÌN ĐÊM TRONG QUÂN ĐỘI TA Trong những năm gần đây, được sự quan tâm và đầu tư của Bộ Quốc phòng, lĩnh vực nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật nhìn đêm trong quân đội ta đã có những bước tiến vượt bậc. Trong đó đáng kể nhất là lĩnh vực nhìn đêm khuyếch đại ánh sáng mờ. Cho đến nay chúng ta về cơ bản đã hoàn toàn làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo các loại khí tài quan sát và ngắm bắn cho hầu hết các loại vũ khí như: vũ khí bộ binh, các loại pháo bắn thẳng, các loại khí tài quan sát và ngắm bắn trên xe tăng - thiếp giáp. Chúng ta cũng đã làm chủ thiết kế và công nghệ chế tạo khí tài nhìn đêm truyền hình ánh sáng yếu trên cơ sở sử dụng biến đổi quang điện (BĐQĐ) ghép nối với CCD bằng hệ quang và thuật toán xử lý ảnh. Đối với khi tài nhìn đêm theo nguyên lý ảnh nhiệt, hiện chúng ta mới làm chủ được về mặt thiết kế trên cơ sở sử dụng ma trận đầu thu mua của nước ngoài. Công nghệ gia công linh kiện quang học cho loại thiết bị này trong những năm gần đây đã có một vài cơ sở trong quân đội ta nghiên cứu, và đã thu được những kết quả rất khả quan. Tuy nhiên, để hoàn toàn làm chủ công nghệ gia công chắc chúng ta còn phải mất một số năm nữa. Các loại khí tài nhìn đêm theo nguyên lý laser xung chủ động và khí tài nhìn đêm theo nguyên lý bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn đòi hỏi nền kỹ thuật cao của đa ngành như: quang học, laser, cơ khí, kỹ thuật điện tử và công nghệ xử lý tín hiệu. Hiện chúng ta chỉ mới bước đầu đặt chân vào nghiên cứu trong các lĩnh vực này. Trong những năm tiếp theo, chúng ta cần phải tiếp tục nghiên cứu để hoàn toàn làm chủ công nghệ chế tạo linh kiện quang học vùng ảnh nhiệt cũng như đẩy mạnh hơn nữa mức độ đầu tư cho nghiên cứu trong các lĩnh vực bức xạ hồng ngoại bước sóng ngắn và laser xung chủ động, tiến tới làm chủ hoàn toàn các công nghệ này nhằm phục vụ cho mục đích quân sự. 5. KẾT LUẬN Chúng ta biết rằng trong chiến tranh hiện đại ngày nay, tác chiến ban đêm đã và đang là một xu hướng tất yếu. Sự phát triển vượt bậc của khoa học kỹ thuật quân sự nói chung và sự phát triển của lĩnh vực nhìn đêm nói riêng trong thời gian qua đã mang lại những ưu thế rất lớn trên chiến trường cho quân đội các nước tiến tiến trên thế giới. Qua các cuộc chiến tranh trong vòng vài ba thập niên trở lại đây càng cho chúng ta thấy rõ vai trò quan trọng của các trang thiết bị nhìn đêm. Sự có mặt của những loại thiết bị nhìn đêm như khuyếch đại ánh sáng mờ, ảnh nhiệt,v.v. về căn bản sẽ gây nhiều bất lợi cho cách đánh truyền thống dựa vào ban đêm của ta. Làm cho đêm tối trở nên "trong suốt", đêm tối không còn là bạn của chúng ta nữa. Thực trạng này đặt ra cho quân đội ta những thách thức mới trong chiến thuật phòng tránh, đánh trả đối phương được trang bị vũ khí công nghệ cao. Đồng thời đặt ra yêu cầu cấp bách cho đội ngũ cán bộ làm công tác nghiên cứu trong lĩnh vực nhìn đêm phải nhanh chóng nắm bắt và ứng dụng những tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất để nghiên cứu, thiết kế chế tạo ra thật nhiều khí tài nhìn đêm có chất lượng cao, sớm đưa vào sản xuất để trang bị cho quân đội, góp phần vào sự nghiệp bảo vệ Tổ quốc. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Krzysztof Chrzanowski, “Review of night vision technology”. Opto-Electronics Review, Vol. 21, No. 2 (2013), pp. 153-181. [2]. Krzysztof Chrzanowski, “Review of infrared systems”. 2005. Những vấn đề chung Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Kỷ niệm 55 năm Viện KHCNQS, 10 - 2015 35 [3]. Michael C.Dudzik, “The infrared and electro-optical systems handbook”. Vol. 4- Electro-optical systems design, analysis and testing (1993). [4]. Binbow company, “Состояние и перспективы развития техники ночного видения”. 2005. [5]. Карасик В.Е., “Орлов В.М. Лазерные системы видения.МГТУ им Баумана”. 2001. [6]. Н. Ф. Кощавцев, Ю. Г. Эдельштейн, В. Г. Волков, А. А. Толмачев, С. Ф. Федотова, Т. К. Кирчевская, “Специальное конструкторское бюро техники ночного видения (СКБ ТНВ). Приборы и прицелы ночного видения в СССР/России. История создания”. [7]. [8]. Nibir K. Dhar, Ravi Dat and Ashok K. Sood, “Advances in Infrared Detector Array Technology”. 2009. [9]. [10]. [11]. Ronald G. Driggers, Van Hodgkin, Richard Vollmerhausen, “What Good Is SWIR - Passive Day Comparison of VIS, NIR, and SWIR”. Proc. of SPIE, Vol. 8706 (2013). Nhận bài ngày 15 tháng 07 năm 2015 Hoàn thiện ngày 15 tháng 8 năm 2015 Chấp nhận đăng ngày 05 tháng 9 năm 2015 Địa chỉ: Viện Vật lý Kỹ thuật, Viện KH-CNQS; * Trung tá TS, Phó Viện trưởng; Email: nguyenthucam2003@yahoo.com.