היסטוריה קצרה של טכנולוגיית ראיית אינפרא-אדום

This post is also available in: English (אנגלית)

טכנולוגיה ממשיכה לשנות את האופן בו נערכות מלחמות. אמצעי ראייה וזיהוי, לדוגמה, הנותנים לכוחות לוחמים יתרון משמעותי בשדה הקרב, עברו שלבי התפתחות שונים. בשביל לוחמים על היבשה, באוויר או בים, יכולות סיור ואמצעי ראייה מוגברות הן בעלות חשיבות עליונה.
יכולות הדמיה באמצעות תדרי אינפרא אדום מספקות ראייה מצוינת בחשכה, דרך מסכי עשן ואפילו דרך מכשולים כמו עצים או מבנים.
במסגרת תחום תדרי גל בינוני וארוך, מכשירי ראייה מוגברת יכולים לזהות את האנרגיה התרמית הנפלטת מעצמים וגופים. תדרים לטווח ארוך (LWIR) משמשים לראות מבעד למסכי עשן, בעוד תדרים בטווח בינוני (MWIR) באנרגיה גבוהה יותר משמשים לתצפית של עד כמה קילומטרים, ומשמשים בעיקר מערכות מודיעין, מעקב וסיור (ISR), לפי engineering.com.
בתקופה בה מצלמות LWIR ו-MWIR פותחו לראשונה למטרות צבאיות, הן היו יקרות, גדולות, ולא מאוד נוחות לשימוש.
במהלך שנות ה-2000 המוקדמות, טכנולוגיית מיקרובולומטר (המודד קרינה אלקטרומגנטית על בסיס אנרגיה תרמית) אפשרה צפיפות פיקסלים גבוהה וחיישנים קטנים בצורה משמעותית מבעבר בשביל מצלמות LWIR ו-MWIR. הקידמה זרעה את התקווה לפתח מערכות LWIR ניידות שכל חייל יוכל לשאת איתו.
בזמן האחרון, חברת FLIR שיפרה את טכנולוגיית המיקרובולומטר עד לנקודה בה מודול של מצלמת LWIR הגיע לגודל של קוביית סוכר, בעוד שדרישות גודל, משקל, צריכת אנרגיה ועלות (SWAP-C) ממשיכות לצנוח.
למרות זאת, יישומים של הטכנולוגיה למטרות צבאיות דורשים מערכות קירור למצלמות LWIR ו-MWIR. בדרך כלל, מדובר במערכות בהן הרגישות היתרה של מערכות מקוררות מאפשרת שמירה על טווח ביטחון גבוה יותר. ישומים המרוויחים מביצועים אלו קשורים במשימות מודיעין וסיור, מעקב מטווח ארוך, כוונות נשק לטווח רחוק, מערכות בקרת נשק של כלי רכב, ביות טילים אינפרא אדום, בין השאר.
החומר הקריטי לטכנולוגיות של מצלמות האינפרא אדום נקרא InSb ועליו להיות מקורר לטמפרטורה של מינוס 200 מעלות צלזיוס. היסטורית, הקולרים הדרושים היו מסורבלים למדי, צרכו כמות משמעותית של אנרגיה, והיו בעלי זמן ממוצע מוגבל בין כשלים (MTBF). חידושים אחרונים בטכנולוגיית קירור חומרים הדגימו התקדמות בהפחתת דרישות SWAP תוך כדי שמירה על סטנדרט ביצוע, הגברת ה-MTBF, ופתיחת ערוץ להפחתה בעלויות הייצור.
הדגם Neutrino C של חברת FLIR בישר על כמה צעדי התקדמות טכנולוגית משמעותית בתחום. הצעד הראשון היה שילוב של חומר, המשמש כחיישן בעל רגישות גבוהה יותר לחום מאשר ה-InSb המסורתי, שאינו יורד ברמת הביצוע. החומר הנקרא SLS הוא תוצר של שנים רבות של עבודה מצד ממשלת ארה"ב וארגונים מסחריים כמו FLIR.
מעבר לאורכי הגל של LWIR ו-MWIR נמצאת הקטגוריה הסופית של גלי גל קצרים, או SWIR. בשנות ה-90 גלאי SWIR היו פופולאריים ביישומי תקשורת שהשתמשו בסיבים אופטיים.
עם זאת, חיישני SWIR מהר מאוד הוגדרו כ"נישתיים", בעיקר כי הם צרכו הרבה אנרגיה ושמרו על מחיר גבוה בגלל ייצור מוגבל.
השנים האחרונות ראו מספר פיתוחים טכנולוגיים בחיישני אינפרא אדום בשלושת תחומי אורכי הגל. הפיתוחים הביאו לכך שלוחמים בשטח שיפרו את יכולותיהם הביצועיות תודות למערכות חיישנים חדשות, המאפשרות יכולות ממוקדות, עבודה בתנאי שטח מגוונים יותר ויישומים נוספים.
היום, הקידמה הטכנולוגית כבר לא נמצאת במסגרת פרויקטים מדעיים במעבדות ממשלתיות, אלא נמצאת בשלבי ייצור מתקדם של חיישני אינפרא אדום, המגיעים לידיהם של לוחמים.