Перелом (СИ) - Суханов Сергей Владимирович (лучшие бесплатные книги TXT) 📗
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).
