التصوير الحراري في المجال العسكري، كيف تعلمت الجيوش رؤية الحرارة

يتيح التصوير الحراري للجنود رؤية الحرارة التي يشعّها كل إنسان ومحرك ومولّد في نطاق الأشعة تحت الحمراء 8–14 ميكرون، فيحوّل الليل والدخان والتمويه إلى عقبات ثانوية. ومن مناظير البنادق إلى مستشعرات الأقمار الصناعية، أصبح الوسيلة الافتراضية لدى الجيوش في العثور على الأهداف، ودفعت الحرب في أوكرانيا به من معدات فاخرة إلى ضرورة سلعية.

كيف يعمل التصوير الحراري

يصدر كل جسم أعلى من الصفر المطلق أشعة تحت حمراء، وكلما ارتفعت حرارته زاد ما يصدره. ويركّز جهاز التصوير الحراري هذه الأشعة عبر عدسة من الجرمانيوم، لأن الزجاج العادي معتم أمام الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، على مصفوفة مستوى بؤري من عناصر الكشف. ويحوّل كل عنصر الإشعاع الوارد إلى إشارة كهربائية، وتحوّل المعالجة آلاف الفروق الضئيلة في الحرارة إلى صورة. وتُقاس الحساسية بمعيار NETD، أي فرق درجة الحرارة المكافئ للضوضاء، وتميّز المستشعرات العسكرية الجيدة فروقاً من بضع عشرات من الميلي كلفن.

والأهم أن التصوير الحراري سلبي. فخلافاً للرادار أو مقياس المدى الليزري لا يبث شيئاً، ولذلك لا يكشف استخدامه شيئاً، وهو المنطق نفسه الذي يجعل مستشعرات IRST جذابة على المقاتلات التي تلاحق الطائرات الشبحية.

أجهزة التصوير الحراري المبرّدة وغير المبرّدة

هذا الانقسام هو الذي يحدد السوق. فالمستشعرات المبرّدة ترى أبعد وأسرع لكن كلفتها عشرات الآلاف من الدولارات وتحتاج إلى دقائق كي تبرد، ولذلك تذهب حيث يحسم المدى النتائج، في التحكم بنيران الدبابات والطيران الهجومي ومستشعرات السفن. أما الميكروبولومترات غير المبرّدة فتعمل فوراً وتكلّف من مئات إلى آلاف الدولارات، وانتشرت على البنادق والطائرات المسيّرة الصغيرة بمئات الآلاف.

MWIR مقابل LWIR، أي نطاق تحت أحمر

تهمّ نافذتان جويتان. الأشعة تحت الحمراء متوسطة الموجة، 3–5 ميكرون، تمنح تبايناً حاداً للأهداف الساخنة وتناسب خطوط الرؤية الطويلة الرطبة، ولهذا تهيمن تقنية MWIR المبرّدة على مستشعرات السفن والطائرات. أما الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، 8–14 ميكرون، فتطابق ذروة انبعاث الأجسام ذات حرارة الغرفة كالبشر، وتخترق الغبار والدخان بصورة أفضل قليلاً، وفيها تعمل الكواشف غير المبرّدة، ما يجعل LWIR المعيار لدى المشاة. وتحمل كثير من المنظومات المتقدمة اليوم النطاقين معاً، إضافة إلى الدمج مع قنوات مرئية أو مضخّمة للصورة.

أين يستخدم الجيش التصوير الحراري

ويستحق تطبيق الباحث التأكيد، فصاروخ Javelin يثبّت باحثه التصويري بالأشعة تحت الحمراء على البصمة الحرارية للدبابة قبل الإطلاق، وهو ما يجعل مبدأ أطلق وانسَ ممكناً. وعلى الطرف الآخر من المقياس، ترصد المستشعرات الحرارية واسعة المساحة على الأقمار الصناعية والبالونات أكبر بصمة على الإطلاق، وهي عادم الصواريخ.

التصوير الحراري في أوكرانيا

صنّعت أوكرانيا الطرف المنخفض من هذه التقنية. فقد غمرت المناظير الحرارية التجارية وكاميرات المسيّرات، وكثير منها ميكروبولومترات صينية الصنع، الجانبين كليهما، فصارت الهجمات الليلية دون انضباط حراري أقرب إلى الانتحار، ودفعت الحركة إلى الطقس السيئ وتكتيكات إخفاء الحرارة. كما رفعت التجربة التي أبلغ عنها المشغّلون شأن تجارة التدابير المضادة، من بطانيات حرارية وأغطية للمحركات ومدافئ خداعية، لأن إخفاء الحرارة بات بأهمية الدروع نفسها كما يوضح شرحنا عن إدارة البصمة تحت الحمراء. والدرس الذي استخلصته مكاتب المشتريات هو الكمية، فمنظار بـ2,000 دولار على كل بندقية أفضل من منظار بـ200,000 دولار على كل مركبة عاشرة.

الأسئلة الشائعة حول التصوير الحراري

ما الفرق بين التصوير الحراري والرؤية الليلية؟

الرؤية الليلية تضخّم الضوء الموجود، أما التصوير الحراري فيقرأ الحرارة المنبعثة ولا يحتاج إلى أي ضوء، ويعمل عبر الدخان والظلام الدامس.

هل يستطيع التصوير الحراري الرؤية عبر الجدران؟

لا. فهو يقرأ درجات حرارة الأسطح فقط، والجدار يُظهر حرارة الجدار لا ما وراءه.

إلى أي مدى يرى التصوير الحراري العسكري؟

المناظير المحمولة غير المبرّدة تكشف البشر على مسافة من كيلومتر إلى كيلومترين، والمستشعرات المبرّدة للمركبات والطائرات تكشف المركبات على عشرة كيلومترات أو أكثر، إذا سمحت الظروف.

ما الذي يُبطل التصوير الحراري؟

البطانيات الحرارية والتمويه متعدد الأطياف الذي يحبس الحرارة أو يبعثرها، وحجب التضاريس، والمطر والضباب الكثيف، والأهداف الخادعة التي تحاكي البصمات.

لماذا تستخدم الكاميرات الحرارية عدسات من الجرمانيوم؟

الزجاج العادي يحجب الأشعة تحت الحمراء طويلة الموجة، أما الجرمانيوم فينقلها، وهذا أيضاً أحد أسباب بقاء البصريات الحرارية الجيدة مرتفعة الثمن.