Czym jest NIR? NIR to skrót od Near-Infrared Radiation, czyli promieniowania bliskiej podczerwieni. Celem tego artykułu jest przedstawienie podstawowego zrozumienia wpływu promieniowania bliskiej podczerwieni na produkcję, użytkowanie i konserwację odzieży oraz sprzętu wojskowego. Nie jesteśmy profesjonalistami w dziedzinach związanych z promieniowaniem elektromagnetycznym, ale na praktycznym poziomie rozumiemy, jak te rzeczy wpływają na naszą pracę i potrzeby użytkownika końcowego.
Ten artykuł nie jest przełomowym badaniem naukowym, tylko zdroworozsądkową odpowiedzią na szereg pytań, na które trudno znaleźć odpowiedzi. Oddzieliliśmy praktyczne elementy od „rocket science” i fakty od mitów, pakując to wszystko w łatwy do przyswojenia format.
Skróty i pojęcia użyte w tekście:
Infra? Ultra? Widzialna część promieniowania elektromagnetycznego, czyli światło widzialne dla ludzkiego oka, mieści się w zakresie długości fali 380-750 nm. Czerwony znajduje się na górnym końcu tego spektrum. Jednak „infra” w podczerwieni oznacza coś „poniżej” lub „pod”, ponieważ termin odnosi się do częstotliwości, która jest odwrotnie proporcjonalna do długości fali. Analogicznie, „ultra” poza fioletem na drugim końcu spektrum to ultrafiolet, który ma krótszą długość fali, ale wyższą częstotliwość. Nadal z nami? Dobrze!
- IR: Podczerwień, czyli całe promieniowanie podczerwone, powszechnie używany, ale bardzo szeroki termin
- NIR: Bliska podczerwień, niewidzialne „światło” dla ludzkiego oka
- LWIR: Daleka podczerwień, znana też jako promieniowanie cieplne – niewidzialne, ale odczuwalne jako ciepło
Poza tymi istnieją także inne klasyfikacje podczerwieni, ale tym razem ich nie poruszamy.
NIR i LWIR oraz dlaczego to zupełnie co innego
W tym kontekście NIR oznacza niewidzialne światło widoczne przez noktowizor (NV). LWIR z kolei to promieniowanie cieplne, widoczne przez kamerę termowizyjną. Te dwa zjawiska są zupełnie różne i nie należy ich mylić. Noktowizor nie widzi sygnatury cieplnej LWIR, a kamera termowizyjna nie widzi światła NIR. Istnieją urządzenia łączące oba sensory, a obraz jest wtedy połączeniem obu, ale to wciąż dwa całkowicie różne zjawiska.
Obraz NIR generowany przez noktowizor to w zasadzie czarno-biała (lub czarno-zielona) wersja widzialnego świata. Obraz z kamery termowizyjnej (LWIR) pokazuje różnice temperatur (ciepłe obiekty vs. chłodniejsze otoczenie). Żadne z tych rozwiązań nie jest idealne; każde ma swoje zalety i wady. Ochrona przed termowizją to osobna sztuka, której tutaj nie będziemy omawiać.
Co można zobaczyć w ciemności?
Światło NIR jest niewidzialne dla ludzkiego oka i praktycznie zawsze towarzyszy wszystkim naturalnym i sztucznym źródłom światła (słońce, światło elektryczne itd.). Zasadniczo tam, gdzie jest choć trochę światła widzialnego, jest też światło NIR. Noktowizor można wspomóc iluminatorem IR – choć takie rozwiązanie może zdradzić pozycję użytkownika przeciwnikowi, bo światło NIR z iluminatora, wskaźniki laserowe IR i podobne urządzenia są również widoczne przez noktowizor przeciwnika.
Noktowizor wykrywa różne odbicia NIR
Urządzenie noktowizyjne „widzi” zarówno światło widzialne, jak i niewidzialne światło NIR, a swoje obserwacje prezentuje w formie widocznej dla ludzkiego oka na wyświetlaczu. Przy słabym oświetleniu obraz generowany przez noktowizor składa się zarówno ze światła widzialnego, jak i NIR. W całkowitej ciemności, przy użyciu sztucznego oświetlenia IR, obraz wyświetlany przez noktowizor składa się wyłącznie ze światła NIR. Im bardziej obraz pokazywany przez noktowizor opiera się na świetle NIR, tym bardziej może różnić się od tego, co widzi ludzkie oko.
Świat NIR widziany przez noktowizor jest monochromatyczny, czyli jednokolorowy lub „czarno-biały” (choć są wyjątki dzięki nowym technologiom). Noktowizor wykrywa jedynie to, jak silnie lub słabo różne powierzchnie w otoczeniu odbijają światło NIR. Obszary nieodbijające światła są wyświetlane na ekranie noktowizora jako bardzo ciemne, natomiast mocno odbijające – jako bardzo jasne.
Różne materiały i powierzchnie, takie jak pnie drzew, skały, liście czy śnieg, odbijają światło NIR na różne sposoby, jedne bardziej, inne mniej. W środowisku zabudowanym sztuczne materiały i inne skrajności dodatkowo komplikują sprawę.
Postać w centrum ma na sobie mundur wełniany z wzmocnieniami, kieszeniami dolnymi i kapturem z tkaniny maskującej M05 woodland. Płachta biwakowa na pierwszym planie to brytyjska Basha DPM camo. Płachta biwakowa w tle to DD Tarp 3x3 olive green z czarną strzelbą na Berghaus Crusader Plecak.
Maskowanie przed obserwacją noktowizyjną
Powszechnym i całkowicie błędnym przekonaniem jest, że sprzęt „nie może odbijać światła NIR”. Nie, to nie takie proste. Aby ukryć się przed noktowizorem, sprzęt musi odbijać światło NIR w odpowiedni sposób, z taką samą intensywnością, jak otoczenie, w które ma się wtopić. W praktyce wzór maskujący powinien wyglądać jak czarno-biała wersja tego, co widać gołym okiem przez noktowizor, czyli być „zgodny z NIR”.
Nie istnieje coś takiego jak prawdziwa „osłona NIR”. Nie ma magicznej substancji, którą można pokryć gotowy mundur lub sprzęt, by nagle stał się niewidzialny dla noktowizora (ani dla termowizji, jak czasem się twierdzi...). Ochrona przed obserwacją noktowizyjną polega na zastosowaniu precyzyjnie opracowanych barwników we wzorze maskującym, które odbijają światło NIR z dokładnie pożądaną intensywnością.
Różne materiały wymagają opracowania indywidualnych barwników. To, co działa na jednym materiale, może nie sprawdzić się na innym, a do tego dochodzą wyzwania związane z kompatybilnością różnych mieszanek. Na przykład nadrukowanie czterokolorowego wzoru maskującego zgodnego z NIR na tkaninie bawełna/poliamid może stanowić spore wyzwanie.
Fińskie Siły Zbrojne ustaliły rygorystyczne wymagania dotyczące wartości odbicia NIR dla kolorów w mundurach i sprzęcie maskującym. Są one następnie testowane w laboratoriach przy użyciu różnych urządzeń, by upewnić się, że materiały działają jak należy. Aby zapewnić zgodność z NIR naszej odzieży i sprzętu do zastosowań wojskowych Särmä TST , używamy materiałów i komponentów produkowanych przez zaufanych dostawców zgodnie z wymaganiami Sił Zbrojnych. Kontrola jakości „wizualna” odbywa się przy użyciu noktowizorów, aby zobaczyć produkt w „świetle”, które faktycznie ma znaczenie.
NIR-kompatybilny Särmä TST L5 Thermal Patrol Coverall i CP15 combat Plecak wyglądają tak, jak pokazano, podczas obserwacji przez noktowizor. Osoba jest widoczna, ale nie z powodu braku kompatybilności z NIR. Kamuflaż i ochrona przed wykryciem to coś więcej niż tylko kwestie NIR.
Uważaj na zagrożenia związane z NIR
W sprzęcie wojskowym właściwości NIR materiałów są bardzo ważne, tak samo jak kamuflaż przed obserwacją gołym okiem. W sprzęcie cywilnym nie ma to żadnego znaczenia, a opracowanie barwników osiągających pożądane odbicie NIR to kosztowna sprawa. To jeden z powodów, dla których materiały cywilne są tańsze od wojskowych.
Dlatego zrozumiałe jest, że „tani producenci” sprzętu w stylu militarnym i innych produktów cywilnych używają materiałów, których właściwości NIR nie były w ogóle brane pod uwagę. Te przedmioty często wyróżniają się jako jaskrawobiałe lub głęboko czarne podczas obserwacji przez noktowizor. Wzory kamuflażu mogą zlewać się w jasną plamę. Często występują ostre kontrasty między tkaninami a taśmami, a cywilny Plecak pokryty system PALS może wyglądać jak jaskrawobiały worek z czarnymi jak smoła pasami pod noktowizorem.
Nawet drobne elementy wyposażenia i detale mogą stanowić zagrożenie. Coś tak drobnego jak użycie złego typu Velcro na rękawie kurtki może działać jak „reflektor NIR”, który w ruchu może być widoczny z daleka. W złym miejscu i czasie może to być śmiertelnie niebezpieczne.
Na zdjęciu po bokach znajdują się NIR-kompatybilne zielone i śnieżne kamuflażowe plecaki CP15. W tle brudny śnieg. W środku czarny , którego tkanina nie pasuje kolorystycznie do pasów podczas obserwacji przez noktowizor.
W tle Särmä TST Combat Pack (NIR-kompatybilny zgodnie ze specyfikacją Sił Zbrojnych), na górze Tasmanian Tiger Tac Pouch 4, zdjęcie wykonane przez noktowizor PVS-14 przy użyciu własnego iluminatora NIR urządzenia. Jak widać, kontrast jest dość wyraźny. Zwłaszcza w ruchu nawet mały „reflektor NIR” może zdradzić użytkownika z dużej odległości po wykryciu.
Konserwacja materiałów zgodnych z NIR
Równie ważne jak zapewnienie, że odzież i wyposażenie wojskowe są zgodne z normami NIR, jest dbanie o to, by ten efekt został zachowany przez cały okres użytkowania produktu. Wymaga to odpowiedniej konserwacji, dlatego na przykład Fińskie Siły Zbrojne zabraniają prania mundurów maskujących w domu. Wokół tego zakazu narosło wiele legend. Jednym z najsilniejszych mitów jest przekonanie, że „substancja chroniąca NIR” spiera się podczas prania, a następnie ta mityczna „substancja ochronna” jest ponownie dodawana do odzieży w wojskowym łańcuchu konserwacyjnym po praniu. Nie, to nie tak. Powód zakazu domowego prania mundurów maskujących przez wojsko leży w optycznych rozjaśniaczach stosowanych w wielu detergentach do prania i płynach do płukania tkanin:
„Optyczny rozjaśniacz to substancja fluorescencyjna, która sprawia, że tkaniny lub papier wydają się bielsze, niż są w rzeczywistości. Cząsteczki środków fluorescencyjnych używanych w detergentach do tkanin potrafią przekształcać niewidzialne promieniowanie ultrafioletowe Słońca w widzialne białe światło o krótkiej długości fali. Dzięki temu maskowany jest pożółkły odcień pierwotnie białej odzieży, która z czasem pożółkła. Kolorowe ubrania także wydają się jaśniejsze.” (Source: magazyn Tieteen Kuvalehti.)
Celem stosowania optycznych rozjaśniaczy jest sprawienie, by kolory odzieży wyglądały atrakcyjniej. Niestety, z wojskowego punktu widzenia ma to bardzo szkodliwe skutki, gdy spojrzymy przez urządzenie noktowizyjne. Tkanina „zepsuta” przez rozjaśniacze optyczne może odbijać więcej światła NIR, niż powinna, czyli na przykład mundur maskujący może przestać zapewniać zamierzoną ochronę przed obserwacją przez noktowizor. Słabo.
Jak prać odzież wojskową?
Nie było dostępnych gotowych informacji ani odpowiedzi, więc przeprowadziliśmy prosty eksperyment. Upraliśmy kawałki tkaniny spełniającej wymagania NIR Fińskich Sił Zbrojnych w różnych detergentach, wypłukaliśmy je, pozwoliliśmy wyschnąć i sprawdziliśmy efekty przy użyciu noktowizora. Wyniki tego testu były dość niejednoznaczne, bo po jednym cyklu prania nie udało nam się wywołać żadnej zmiany. Być może szkodliwe dla NIR efekty pojawiają się dopiero po kilku praniach i dużej ilości rozjaśniaczy optycznych. Tak czy inaczej: Pranie rzeczy zgodnych z NIR należy przeprowadzać ostrożnie i robisz to na własne ryzyko!
Dla bezpieczeństwa, oto kilka dobrych zasad dotyczących dbania o NIR:
Kilka dobrych zasad
- Im więcej w nazwie detergentu „kolor-tamto-i-owamto”, tym gorzej
- Środki wybielające i detergenty do białego są generalnie bardzo złe
- Im bardziej naturalny detergent, tym bezpieczniejszy wybór
- Detergenty oznaczone jako hipoalergiczne nie powinny zawierać rozjaśniaczy optycznych
Podsumowanie
1. NIR i LWIR (promieniowanie termiczne) to zupełnie różne rzeczy. Mylenie ich jest niebezpieczne.
2. Ubranie nie „chroni” przed NIR; jest zaprojektowane tak, by wtapiać się w otoczenie, odbijając promieniowanie NIR z określoną intensywnością.
3. Element maskujący powinien wtapiać się w teren zarówno gołym okiem, jak i przez noktowizor – to właśnie oznacza zgodność z NIR.
4. Wybieraj detergent z głową i unikaj tych z rozjaśniaczami optycznymi.
I najważniejsze
Jeśli nie zrozumiałeś, o czym jest ten artykuł, nie martw się – pewnie Ciebie to nie dotyczy i możesz dalej spać spokojnie w nocy.