Grandi evoluzioni sono in vista per gli occhiali ad intensificazione di luce notturna e per i sensori ad infrarossi dell’esercito degli USA.

Recentemente, l’US Army ha iniziato ad adottare i primi occhiali per la visione notturna (NVG) dotati di tubo di 4ª generazione, il piu’ avanzato al mondo; l’anno scorso ha anche cominciato ad installare i sensori infrarossi della 2ª generazione avanzata (FLIR), sia sui modelli piu’ recenti dei carri armati Abrams, che su quelli dei blindati Bradley (veicoli adibiti al trasporto della fanteria sul campo di battaglia). Sono inoltre iniziati la progettazione e lo sviluppo della prossima generazione di queste apparecchiature; in particolare, sono allo studio occhiali per la visione notturna (NVG) poco sporgenti e occhiali per la visione notturna ad ampio raggio da dare in dotazione rispettivamente alla fanteria ed agli aviatori; inoltre, sono in corso ricerche per realizzare sensori FLIR di 3ª generazione da montare sui veicoli da combattimento.

La compagnia Specialized Technical Services di Beavercreek, Ohio, ha gia’ prodotto un tipo di NVG a bassa sporgenza, chiamato AN/PVS-21, che e’ stato distribuito ai reparti dell’US Special Operations.

Esso impiega un sistema ottico brevettato: i due tubi intensificatori di immagini sono posti in posizione verticale (anziche’ orizzontale) e la lente dell’obiettivo anteriore di ogni tubo e’ posta al livello della guancia da entrambe le parti.
La visione intensificata e’ sempre trasmessa direttamente agli occhi dell’operatore.

La scarsa sporgenza ed il minimo allontanamento dal volto del baricentro dell’elmetto, tipici del PVS-21, riducono il peso sul naso dell’operatore e minimizzano il rischio che gli occhiali urtino o si impiglino inavvertitamente in altri oggetti.

I PVS-21 sono stati testati con successo durante operazioni con lanci paracadutistici - ad alta e bassa altitudine, a caduta libera e a caduta verticale e possono essere indossati calati sugli occhi per tutta la durata dell’operazione di lancio.

I PVS-21 offrono anche un’altra caratteristica, unica nel suo genere, infatti i soldati o i piloti di elicotteri possono osservare le visuali che si presentano loro utilizzando simultaneamente la visione diretta e quella intensificata, l’una sovrapposta all’altra. Se la luce artificiale che illumina la scena o la luce del giorno sono superiori al grado dell’immagine intensificata, l’operatore puo’ utilizzare la visione diretta, che ha un campo di visione orizzontale di 160 gradi, quindi migliore di quello del sistema di visione intensificata che e’ di 40 gradi.

Con gli occhiali per la visione notturna tradizionale (NVG) l’operatore, in quelle circostanze, dovrebbe alzare gli occhiali quando l’immagine intensificata e di qualita’ inferiore a quella della visione diretta.

L’Esercito e l’Aviazione statunitensi stanno lavorando insieme per sviluppare la prossima generazione di occhiali per la visione notturna in dotazione agli aviatori, cercando di ottenere strumenti con un campo di visione di 80-100 gradi, senza dover sacrificare la risoluzione dell’immagine.

Per ottenere un piu’ ampio campo di vista l’ANVG deve utilizzare quattro tubi intensificatori di immagini del diametro di 16 mm. piuttosto che due da 18 mm., mantenendo comunque delle lenti binoculari. Il dottor Fenner Milton, direttore del NVESD, ha dichiarato: “Noi pensiamo che questo tipo di visore notturno avra’ un grande impatto sui piloti, principalmente perche’ dara’ loro una visione periferica della scena, cosi’ che non dovranno piu’ muovere in continuazione il capo, per cercare di vedere l’immagine completa di cio’ che hanno davanti”.

I tubi degli intensificatori di immagini negli NVG e dei cannocchiali raccolgono minime quantita’ della luce presente nel cielo notturno, convertendo tale energia luminosa in un’immagine, illuminata di verde, dell’area che si sta osservando. I sensori termici, d’altra parte, rilevano il calore normalmente irradiato da tutti gli oggetti – incluso il terreno, le strade, le costruzioni, i veicoli e le persone… e possono distinguere le differenze di temperatura tra gli oggetti e gli ambienti che li circondano.

I tubi intensificatori di immagini utilizzati negli occhiali per la visione notturna, a differenza dei sensori termici ad infrarossi, hanno una scarsa portata e non possono vedere attraverso il fumo, la polvere, la nebbia ed il tempo avverso, ma, le grandi dimensioni ed il peso non trascurabile dei sensori termici, hanno notevolmente limitato, almeno fino ad ora, l’utilizzo di questi ultimi a veicoli e velivoli; inoltre i sensori termici ad infrarossi necessitano di essere costantemente raffreddati per raggiungere la sensibilita’ richiesta, per rilevare le differenze di temperatura a grande distanza ed eliminare le non desiderate radiazioni infrarosse o i rumori generati all’interno stesso dell’apparecchio. Attualmente, sensori termici senza raffreddamento stanno iniziando a comparire; cio’ permettera’ una riduzione dei costi e delle dimensioni degli apparecchi in questione garantendo, al contempo, un livello accettabile di performance.

Tecnologie FLIR (sensori termici avanzati) di 3ª generazione

Nuovi FLIR di 2ª generazione (prodotti da Raython e DRS Technologies) cominciano ad essere montati sui veicoli da combattimento e da perlustrazione dell’US Army. Un differente tipo di FLIR di 2ª generazione (che sara’ prodotto dalla Lockheed Martin) e’ stato progettato per gli elicotteri Apache e Comanche.

Entrambi utilizzano un sistema ottico a scansione ed un rilevatore infrarossi ARRAY; specchi posti dietro le lenti dei sensori esaminano meccanicamente la scena, piu’ volte al millisecondo, attraverso un mirino e focalizzano di volta in volta l’energia di una porzione della scena in ogni cella del rilevatore.

Gli esperti hanno ormai riconosciuto che il sensore termico ideale dovrebbe avere una disposizione rettangolare degli elementi rilevatori; come avviene nell’occhio umano, una lente superiore dovrebbe focalizzare l’intera scena presente all’interno del raggio d’azione del sensore e ogni cella di rilevamento della disposizione dovrebbe fissare una piccola porzione della scena stessa – per ogni pixel un elemento della figura – per massimizzare la quantita’ di energia infrarossa ricevuta.

Solo recentemente si e’ iniziato ad utilizzare i sensori ad infrarossi come puntatori, un esempio e’ il sensore commerciale Night Conqueror (640x512 pixel) della BAE Systems Cincinnati Electronics, a bordo del nuovo veicolo aereo tattico senza pilota (Tactical Unamed Aerial Vehicle: TUAV), in dotazione all’Esercito americano; un altro esempio e’ il riproduttore di immagini termiche Lightweight Laser Designator Rangefinder in dotazione alle Forze Armate, il cui sistema, dopo i test operativi svolti alcuni mesi fa, sara’ messo in produzione dalla Litton Laser System.

Il NVESD ha impiegato molte risorse nel tentativo di potenziare le tecnologie dei FLIR di 3ª generazione. Milton ha affermato che e’ probabile che l’Esercito metta in campo tre tipi di FLIR della 3ª generazione: il primo tipo verra’ istallato sui progetti di veicoli ad alta priorita’ come ad esempio il non ancora ben definito “Future Combat System” , che sara’ messo in produzione nel 2008 e rimpiazzera’ i carri Abrams, i blindati Bradley ed altri mezzi da combattimento.

Probabilmente, questo FLIR di 3ª generazione ad alta prestazione sara’ ancora un sensore a raffreddamento, ma potra’ operare anche ad alte temperature necessitando di un raffreddamento ridotto e verra’ utilizzato su un’ampia serie di disposizione (ARRAY) di piani focali di puntamento (ad esempio 1.000x1.000 pixel e 2.000x2.000 pixel) ad ampio raggio e massima sensibilita’.

Le bande infrarosse medie ed alte, rispettivamente 3-5 e 8-12 mµ, sono le migliori frequenze per rilevare le radiazioni di infrarossi all’interno dell’atmosfera terrestre. Ogni tipo di banda, come pure i differenti tipi di materiale rilevatore di infrarossi, offrono performance diverse a seconda delle condizioni in cui si opera.

I sensori infrarossi a banda larga vengono per lo piu’ utilizzati dall’Esercito poiche’ sul campo di battaglia essi consentono di vedere meglio attraverso il fumo e la polvere. I sensori a banda media, invece, hanno maggior risoluzione del bersaglio nelle visioni a lungo raggio.

Un sensore infrarosso di 3ª generazione multicolore, o anche uno a doppia banda, puo’ racchiudere i benefici di entrambi i tipi di FLIR a banda unica semplice sopra citati e permettere un’alta probabilita’ di individuazione dei bersagli nascosti in profondita’ nel clutter anche a banda larga; si otterrebbe cio’ massimizzando il contrasto dello sfondo del bersaglio.

Studi del NVESD indicano che i FLIR di 3ª generazione incrementeranno del 50% i livelli di identificazioni del bersaglio rispetto a quelli di 2ª generazione.
Entrambi gli altri due tipi di FLIR di 3ª generazione anticipati dai ricercatori dell’Esercito non avranno bisogno di sistemi di raffreddamento. Appena tre anni fa si pensava che i sensori infrarossi senza raffreddamento sarebbero rimasti limitati al campo dei cannocchiali per armi, dove il livello di performance richiesto non era eccessivamente elevato; oggi si ritiene che essi abbiano, nell’ambito militare, un mercato molto piu’ ampio grazie alla loro sensibilita’.

Il primo dei due tipi di FLIR di 3ª generazione, che non necessitano del raffreddamento, molto probabilmente sara’ un sensore monocolore ad alta risoluzione di 1.000x1.000 pixel, che verra’ montato dall’Esercito sui veicoli da battaglia e nel progetto “Objective Crew-Served Weapon”. Il secondo tipo, un micro FLIR, sara’ piu’ piccolo e a basso costo, con un ridotto dispositivo di puntamento.

Un’applicazione particolarmente interessante sara’ quella che la NVESD chiama “Universal Soldier Sensor”. Milton ha asserito: “Cio’ che si spera di ottenere e’ che la riduzione dei costi e dei pesi delle batterie dei FLIR sia tale da permettere la realizzazione di FLIR talmente economici e leggeri da essere inseriti nell’equipaggiamento di ogni singolo soldato e da essere utilizzati alla stregua di una comune torcia elettrica”.
Secondo i piani dell’Esercito, ogni soldato di fanteria vedra’ le immagini su un display montato sul suo casco, esso potra’ essere impiegato come un dispositivo portatile da portare agli occhi, oppure potra’ essere montato fisso sulle armi e sugli elmetti per essere usato come mirino, sia di giorno che di notte.