Перспективы SWIR-камер (Short Wave InfraRed, коротковолновый инфракрасный диапазон) осознают сегодня как в России, так и за рубежом. Широта их использования огромна — от выявления очагов возгорания или обнаружения разливов нефти до применения в качестве всесуточных всепогодных обзорных систем или систем детектирования для нужд обороны. Новинка от одной из дочерних структур госкорпорации "Ростех" — холдинга "Швабе" (сегодня его предприятия реализуют весь цикл создания новейшей оптико-электронной и лазерной техники в интересах национальной обороны и безопасности) способна обнаруживать замаскированные предметы и людей в сложных погодных условиях, а также в условиях пониженной освещенности — "видеть" в некоторых видах тумана, дыму и за тонированными стеклами.
"SWIR-камера — один из успешных продуктов диверсификации оборонно-промышленного комплекса России, пример технологий двойного назначения, которые могут использоваться для решения как военных, так и гражданских задач", — сообщил ТАСС исполнительный директор Ростеха Олег Евтушенко.
По его словам, камера создавалась в первую очередь для силовиков, для использования в составе беспилотных летательных комплексов, осуществления поисково-спасательных и разведывательных операций. Однако уникальные характеристики устройства позволяют применять его в самых различных областях. "Это и медицина, и система контроля городского транспорта, и сфера обеспечения безопасности, и сельское хозяйство, и экспертиза художественных произведений, и проверка денежных знаков, и определение качества продуктов питания, и еще много других областей, где нужны такие "всевидящие" глаза", — сказал Евтушенко.
Главные "фишки" новинки
Одна из самых легких SWIR-камер в мире (массой чуть больше 110 граммов) создана на одном из множества предприятий "Швабе". Прибор с новым отечественным объективом устанавливается на небольшие беспилотники c подвесом популярного класса GoPro. Это главная "фишка" новинки. Ведь до сих пор, чтобы летать со SWIR-камерой, был необходим тяжелый дрон, а это дополнительные затраты.
"Более тяжелый аппарат гораздо реже имеется в наличие у компаний. Так, МЧС закупило квадрокоптеры типа Mavic, и наши SWIR-камеры для них были недоступны. Сейчас же нашу камеру можно повесить на обычный GoPro-подвес, и она будет работать", — рассказал специалист оптического холдинга.
Значительного снижения весовых параметров (в два раза относительно базового исполнения) удалось достичь за счет создания и производства собственного короткофокусного SWIR-объектива. Максимально облегчены и все детали корпуса. В отличие от большинства устройств того же диапазона разработка не требует фокусировки, что особенно важно при использовании в составе беспилотников. Камера имеет маленький момент инерции, более компактна, для нее разработан новый короткофокусный SWIR-объектив.
Эта камера необычна еще и тем, что работает как в цифровом, так и аналоговом режимах. "Большинство камер на дронах сейчас аналоговые, потому что сигнал у них передается гораздо лучше и дальше, его проще держать стабильным, но, к сожалению, качество картинки хуже, — утверждает специалист "Швабе". — Для цифровых камер требования по каналам передачи выше, необходимо вешать направленную антенну, иначе уменьшится радиус, — все это накладывает определенные ограничения. Тем более что классические дроны не всегда комплектуются цифровыми каналами". В связи с этим, по мнению специалиста, камера очень удобна: можно использовать и на аналоговых системах, и на цифровых.
Кроме того, камера высокочастотная, выше 100 Гц. Соответственно, она эффективно функционирует в ситуациях, где обычные камеры не срабатывают. И у нее одно из лучших в мире в своем классе разрешение — 640x512 пикселей
Ее новый корпус сделан из сплава, который применяется в авиационной и космической промышленности. Она на 100% состоит из российских комплектующих.
Впечатляющие возможности
Что же позволяет "видеть" камера? "Могу без преувеличения сказать, что я сам был в свое время удивлен ее возможностями", — признался один из разработчиков камеры.
SWIR-камеры предназначены для визуализации инфракрасного изображения в диапазоне 0,9–1,7 микрометра, что позволяет получать "картинку" в круглосуточном режиме даже при естественной освещенности от Луны или ночного неба и в различных климатических условиях.
Благодаря использованию коротковолнового ИК-диапазона спектра камера применима для работы в условиях ограниченной видимости (запыленность, дым, некоторые виды тумана), мониторинга объектов в темное время суток и обнаружения тепловых вспышек.
"Это как раз все те диапазоны, которые раньше не фиксировались. Теперь по оставшимся следам, которые выявляет SWIR-камера, легко определить позицию, откуда стреляли. Боец выстрелил и остановился, а невидимый трассер остался", — прокомментировал возможности новинки военный эксперт Дмитрий Литовкин. Он также отметил, что это устройство очень пригодится, например, при действиях в закрытых помещениях или при разведке местности. "А с облегченной SWIR-камерой на малогабаритном дроне все это можно делать дистанционно без прямого контакта", — добавил эксперт.
Использование подобных устройств в оборонных целях в ближайшей перспективе будет очень востребовано, а местами даже необходимо, считает руководитель Бюро военно-политического анализа Александр Михайлов.
В современном сухопутном бою на передний план выходит воздушная разведка местности, и при масштабном развитии беспилотных технологий эту проблему постепенно решают все ведущие армии планеты. Однако очевидны преимущества камер такого типа для использования их в воинских частях специального назначения, в подразделениях сухопутной разведки, в Воздушно-десантных войсках и других родах войск, в задачи которых входит проведение операций, связанных в том числе с воздушной разведкой местности
SWIR-камеры наилучшим образом выполняют задачи по обнаружению объектов в ночное время. Такие устройства могут использоваться для идентификации и распознавания указанных объектов при более низких температурах, ведь работа SWIR-камер в ночное время основана главным образом не на фиксации собственного теплового излучения объектов (хотя они могут фиксировать и собственное тепловое излучение объектов, нагретых выше 300 градусов). Например, будут ярко видны тепловой след после выстрела или почти остывшие угли костра, а сигарета будет выглядеть почти как факел. То есть это некий "сплав" камеры с тепловизором.
Одна из интересных функций SWIR-камеры — обнаружение лазерных целеуказателей, которые в настоящее время широко применяются на поле боя. Так, дальнометрические лазеры служат для определения удаленности объектов, а целеуказатели — в наступательных операциях. Наиболее распространенные модели функционируют на длине волн 850, 1060 и 1550 нм. И если первые два можно засечь с помощью очков ночного видения, то третье считается невидимым. SWIR-камеры "справятся" со всеми тремя излучениями одновременно.
По мнению Литовкина, в настоящее время различима тенденция в сторону малозаметности не только авиационной техники, но и сухопутной. Вокруг бронетехники создаются тепловые и электромагнитные поля, которые затрудняют идентификацию объекта с помощью обычных средств контроля.
У современной бронетехники имеется защищенность в определенных диапазонах, и нужны новые средства, которые позволяли бы пробиваться через этот щит. А дрон с такой SWIR-камерой служит отличным целеуказателем, соответственно, дает возможность поразить цель неуправляемыми средствами поражения либо в ручном режиме. Также во время боевых действий дым и огонь очень хорошо скрывают объекты противника и самих людей, а такая камера позволяет их с легкостью обнаружить
От сельского хозяйства до спасательных работ
Специальным назначением функционал этой новинки не ограничивается. К примеру, в сельском хозяйстве через нее можно разглядеть влажность почв или характеристики посевов — вплоть до того, какое количество удобрений нужно использовать. Или определить тип породы в геологии.
Благодаря легкому весу SWIR-камеры можно размещать на беспилотных аппаратах любого типа и "осваивать" гражданский сектор: например, вести контроль безопасности на заводах и инфраструктурных объектах (дамбы, плотины, линии электропередачи и т.д.), мониторить ситуацию в аграрном секторе, использовать камеры в труднодоступных и климатически сложных районах страны. В частности, осуществлять поиск людей в горах
"Есть окно прозрачности в SWIR-диапазоне, и можно смотреть на очень большие расстояния, потому что нет дымки и рассеивания, — до 30 км. Например, наше предприятие расположено на востоке города рядом с МКАД, но при этом мы можем разглядеть Останкинскую телебашню. Хорошо видно через некоторые пластики, материалы, а вот через одежду — нет", — рассказывает специалист "Швабе".
"В составе с беспилотником камера решает широкий спектр задач, в том числе ведет поиск очагов пожара. Она видит объекты через дым и сквозь некоторые виды тумана, с высокой точностью определяет очаги возгорания. Кроме того, камера эффективна в обнаружении замаскированной техники", — говорит первый заместитель генерального директора "Швабе" Сергей Попов.
В отличие от инфракрасного диапазона в SWIR-диапазоне распознавание лиц происходит даже на больших расстояниях. Объекты видны и сквозь сильные задымления. Этим летом в Красноярском крае было много пожаров, "Швабе" взаимодействовало с МЧС, проводились работы по модифицированию камеры под их задачи. Именно это делает камеру незаменимой и для военных, за счет способности видеть непосредственно через дым
Еще камеру используют для контроля подлинности и выявления фальшивых денег, диагностики работы солнечных батарей, технической исправности ветряков, контроля нефтегазовых систем и выбросов, а также при проведении геологоразведочных работ.
"Сейчас мы достаточно интенсивно работаем с нефтяными компаниями. У нас ряд проектов — это нефтепроводы, мониторинг экологического состояния рек и водоемов, где идет не только нефтеперевозка, но и ходят обычные транспортные суда, тоже загрязняющие водоемы. Поэтому как раз в этом диапазоне это хорошо наблюдать, в частности, отчетливо видны нефтяные гидрокарбоны", — отмечают в холдинге.
Еще одна интересная сфера применения — безопасность. Например, можно видеть накладные усы и парики, настоящий ли цвет волос, бакенбарды у загримированного человека. Узнать содержание непрозрачных пакетов и сумок, что скрывается за тонированными стеклами — для камеры это не преграда. И все это будет полезно спецслужбам для определения личностей преступников и террористов.
Устройство имеет три диапазона — оптический, SWIR (коротковолновый инфракрасный диапазон) и LWIR (длинноволновый инфракрасный). SWIR может использоваться еще и в металлургии при наблюдении процесса плавления металла. Это очень выгодно, потому что не надо использовать специальные стекла. Для тепловизоров обычное стекло не прозрачно. В SWIR-диапазоне можно использовать обычную стеклянную оптику. И это огромное преимущество: появляется возможность видеть деталь через обычные жаропрочные стекла.
SWIR-диапазон также может показать невидимый глазу карандашный набросок через краску на картинах. И тем самым определить подделку.
Будущее не за горами
У этой разработки огромное количество возможностей и областей применения, но ей придется побороться за "место под солнцем".
Если говорить о сельском хозяйстве в России, то оно отстает от ведущих западных и стран ЕС в плане использования новейших технологических и инновационных разработок. Такое мнение высказал ТАСС управляющий партнер Agro and Food Communications Илья Березнюк. "В основном внедрением современных цифровых решений занимаются крупнейшие игроки рынка, такие как "Русагро", "Черкизово", "Мираторг" и некоторые другие, — говорит он. — Думаю, что подобную разработку могли бы использовать и ведущие растениеводческие компании, однако необходимо понимать соотношение цены данного продукта и его эффективности".
По мнению специалистов и экспертов, в мире подобные устройства — очень популярное и быстроразвивающееся направление, которое может применяться в большом количестве областей. "В мире такие камеры делает очень немного стран. Насколько я знаю, количество государств, летающих в космос, такое же, как и тех, которые изготовляют SWIR-камеры", — говорит специалист "Швабе".
Российская же разработка с суперзрением уже серийно производится и нацелена на новые рынки сбыта.
Роман Азанов
ТАСС благодарит за помощь в подготовке материала пресс-службу холдинга "Швабе"