Перелом (СИ) - Суханов Сергей Владимирович - Страница 89

Но естественные тела не являются идеальным абсолютно черным телом, они излучают только часть энергии, которую могло бы излучать абсолютно черное тело при той же температуре. Так, кожа человека излучает с коэффициентом излучения 0,98 относительно абсолютно черного тела, бумага — 0,93, снег — 0,8 — то есть при температуре 32 градуса человек будет светиться в ИК-спектре чуть сильнее, чем бумага, а при нуле бумага будет светлее, чем снег. Зеленая листва имеет коэффициент 0,98, как и человеческая кожа — поэтому-то в жаркую погоду разглядеть человека было очень трудно, разве что одежда давала более темный силуэт. Для стали все еще сложнее. Так, сталь с шероховатой поверхностью будет иметь коэффициент 0,98, а никелированная с полировкой — 0,11. Полированная нержавейка будет светить всего в 0,13 от АЧТ, а обработанная пескоструйкой — уже 0,7 — шероховатости повышают излучаемость. А вот титан с его коэффициентом 0,2 обещал со временем стать материалом, снижающим излучение поверхностей, на которые он будет напылен — мы это пока отложили на будущее, хотя оно было уже и недалеким — и немцы, и союзники, активно развивали это направление. Ну а с советскими учеными мы работали очень плотно.

По ИК работали все, хотя и не так интенсивно, как мы. К началу сороковых история применения ИК-техники в военных целях перевалила уже на третий десяток лет. Еще в семнадцатом Теодор Кейз по заказу армии США разрабатывал устройства для ИК-связи на основе сульфида таллия, с переменным успехом — связь была неустойчивой, поэтому работы были свернуты. В девятнадцатом году Гофман опубликовал в Physical Revue описание своего теплопеленгатора, в котором использовались зеркала и термостолбики, а изменение тепла отражалось гальванометром. Это прибор позволял обнаружить человека на расстояниях до двухсот метров, самолет — на полутора километрах. Вполне так неплохо. Работы по обнаружению судов и самолетов через ИК велись практически во всех основных странах — САСШ, Англии, Германии, СССР. Как я писал ранее, работы по обнаружению самолетов по их тепловому излучению были начаты в СССР еще в 1929 м году, а на флоте к началу сороковых использовались теплоулавливатели ТУ-1 — похожие на прожекторы индикаторы ИК-излучения, которые могли обнаруживать крупные корабли на расстояниях до двадцати километров — они концентрировали своим полутораметровым зеркалом тепловое излучение на теплочувствительный элемент. И это еще что! В сороковом-сорок первом испытывались комплекты ПНВ "Шип" и "Дудка" — с подсветкой ИК-прожекторами, пара электронно-оптических преобразователей крепились в качестве очков на голове мехвода БТ-7. При угле зрения двадцать четыре градуса они обеспечивали видимость до пятидесяти метров. Наши специалисты видели их, когда ездили в служебные командировки по обмену опытом, даже привезли фотографии. Надо сказать, я был очень удивлен — эдакий киберпанк, и довести его до ума не позволила война, точнее — она притормозила этот процесс. И совместными усилиями мы развивали это направление.

Вообще, в это время в военной ИК-технике применяли в основном только два вида приборов — либо на основе одиночных твердотельных элементов, либо электронно-оптические преобразователи. И общей проблемой у всех них была слишком уж малая граница чувствительности по длинам волн. Так, англичане и американцы использовали серноталлиевые твердотельные фоточувствительные элементы, у которых дальняя граница чувствительности была всего 1,2 мкм, а на этой длине максимум теплового излучения имеют источники с температурой уже под две тысячи градусов. Максимум чувствительности вообще приходился на 0,9 мкм — максимум излучения на этой длине волны имеют источники с температурой уже за три тысячи градусов. Еще чуть-чуть — и выйдем в диапазон видимого света. Так что эти элементы применялись для сигнализации и связи — они отслеживали нити накаливания ламп, прикрытых фильтрами в сигнальных прожекторах. Болометры и термометры — не рассматриваю из-за их низкого быстродействия, что они выдавали у нас — ведь их чувствительность к ИК-излучению обусловлена изменением сопротивления из-за нагрева, тогда как у фоторезисторов — внутренним фотоэффектом, когда фотоны света выбивают электроны и те преодолевают энергию запрещенной зоны, а у фотокатодов ЭОП — внешним фотоэффектом, когда фотоны выбивают электроны за его пределы. Хотя болометры мы также применяли для обнаружения источников тепла с относительно постоянным положением в пространстве — тех же наблюдателей, если они имели глупость постоянно торчать на одном месте. Правда, наши болометры пока имели слишком малое быстродействие, а вот англичане еще в тридцать седьмом засекли самолет с другого самолета, правда, с расстояния всего шестьсот метров. Но мы продолжали работать и в этом направлении — мне смутно помнилось, что в современных мне тепловизорах использовались именно болометры — ведь они воспринимали полный спектр излучения, в отличие от приборов, чья работа основана на фотоэффектах — этим нужны фотоны определенной энергии, чтобы электроны приобретали достаточную энергию, поэтому-то верхняя граница чувствительности не заходит за волны определенной длины — ведь длина волны и энергия фотона — связанные величины, и, так как у каждого каждого полупроводникового вещества своя ширина запрещенной зоны, то и границы чувствительности у них различны.

С электронно-оптическими преобразователями тоже было не все гладко — их фотокатоды серебро-цезий-кислород имели дальнюю границу 1,5 мкм, которой соответствовала температура тела в полторы тысячи градусов по цельсию. Англичане применяли их на флоте, а с сорок второго — для опознавания своих самолетов. Но они использовались только для поиска и опознавания по сигнальным огням — что-то высмотреть в них было мягко говоря слишком сложно — естественных источников с такой температурой немного, поэтому для наблюдения за местностью, а тем более для разведки, они были непригодны. Американцы в тридцать девятом разработали свой снайперскоп — прицел для стрелкового оружия, который позволял вести прицельную стрельбу в темноте на пятьдесят метров. А с сорок второго уже производили его под кодом RCA 1P25. Нужные длины волн на местности им давала подсветка ИК-прожектором — если у противника отсутствует аналогичная техника, то это было бы довольно круто, а вот если такая техника есть — полная фигня. Хотя они сделали и аппаратуру для вождения танков в ночных условиях.

В общем, у союзников с ИК-техникой было "не фонтан". И наша информация была более-мене достоверной — по англичанам и американцам нам ее передавали наши "друзья", которых мы за два года наработали на обменных операциях по вызволению евреев из Германии, ну, кто не служил нацистам, а также среди русской эмигрантской среды и восточнославянских диаспор, прежде всего — среди русинов.

Немцы тоже не отставали. В своих приборах они также использовали ЭОП, но твердотельные делали на терморезисторах из сульфида свинца, что было уже получше — его дальняя граница чувствительности доходила до четырех микрометров, на которой максимум излучения дают тела уже с температурой семьсот по кельвину, или четыреста тридцать по цельсию, а это уже позволяло разглядеть и технику, точнее, ее горячие патрубки, дымовые трубы кораблей, стволы пострелявших орудий, пороховые газы. Ведь, скажем, если температура капотов техники была в пределах ста градусов, то твердые частицы углерода, имеющиеся в выхлопных газах из-за неполного сгорания топлива, нагревались до тысячи градусов, а выхлопные патрубки могли нагреваться и до восьмисот градусов у коллектора, снижаясь до трехсот на выходе — вполне можно разглядеть. При должном везении и умеренной криворукости.

Вообще, сульфид свинца имеет долгую ИК-историю. Чувствительность галенита — природного сульфида свинца — к инфракрасным волнам обнаружил еще в 1904 году Джагдиш Чандра Бос — индийский, точнее — бенгальский ученый — мы еще не разобрались что там творилось в Британской Индии в связи с приближением к ней немецких дивизий — идущие друг за другом восстания против колонизаторов, борьба между княжествами, между индусами и мусульманами, между мусульманами и японцами в союзе с индусами, между индусами и японцами в союзе с мусульманами, а порой и вообще непонятно кого с кем, не позволяла пока сделать прогнозы по будущему устройству того региона, так что считать Боса индийским или же бенгальским ученым — это будет зависеть от исхода политических процессов. Тем не менее, он уже успел получить за свои труды приставку "сэр", а смерть в тридцать седьмом избавила его от необходимости самому выбирать, каким ученым он будет (он, кстати, проводил опыты с радиопередачей еще в 1894 году, причем — уже в миллиметровых диапазонах).