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Fragen Sie Smithsonian: Wie funktioniert Nachtsicht?

Die Nachtsichttechnologie, die früher recht unhandlich war, ist so leicht und leistungsstark geworden, dass sie das Kampfparadigma für die US-Streitkräfte verändert. Die Nacht ist zum Tag geworden.

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Die Fähigkeit, nachts mit einem Zielfernrohr zu sehen, wurde erstmals in den 1930er Jahren vom deutschen Militär entwickelt, doch bald folgten amerikanische Streitkräfte. Heute ist die Nachtsichttechnologie ein unverzichtbares Hilfsmittel für Soldaten oder Flieger. Sie ermöglicht ihnen, sich sicher zu bewegen, ohne Angst vor Überraschungsangriffen zu haben, und Ziele bei fast völliger Dunkelheit oder durch dicke Rauch-, Nebel- und Staubvorhänge während des Tages aufzuspüren.

"Es verbessert ihre Mobilität, ihre Überlebensfähigkeit und ihre Letalität", sagt Oberstleutnant Timothy Fuller, Produktmanager für Manöversensoren bei PEO Soldier (Program Executive Office Soldier der US-Armee), einer Forschungs- und Entwicklungseinrichtung in Ft. Belvoir, Virginia.

Nachtsichtgeräte und Schutzbrillen werden derzeit rund um die Uhr verwendet, sagt Fuller.

Die Technologie hat sich erst in den späten 1950er Jahren wirklich durchgesetzt, als der PEO-Soldat ein einfaches, aber nicht so leichtes Ziel hatte: die „Eroberung der Dunkelheit“, laut einer Armeegeschichte.

Es gibt zwei Möglichkeiten, um das zu verbessern, was ein Mensch in der Dunkelheit oder unter anderen verdeckten Bedingungen sehen kann: Bildverbesserung (traditionell als Nachtsicht betrachtet) und Wärmebild.

Bei der Bildverbesserung fängt ein Zielfernrohr mit einer Linse das vom Mond oder den Sternen reflektierte Licht ein und passiert es durch eine Bildverstärkerröhre. In dieser Röhre befindet sich eine Fotokathode, die, wenn sie von Lichtenergie oder Photonen getroffen wird, Elektronen emittiert.

Die Röhre ist innen mit einer lichtempfindlichen Verbindung beschichtet und wandelt ein einzelnes Elektron in einem Kaskadeneffekt schnell in viele Tausend um.

Am Ende der Röhre treffen die Elektronen auf einen Schirm, der mit Licht emittierenden Chemikalien, sogenannten Phosphoren, beschichtet ist. Diese Leuchtstoffe wandeln Elektronen wieder in Photonen um und erzeugen ein Bild auf dem Bildschirm - normalerweise grün, da angenommen wird, dass der Mensch das Bild mit dieser Farbe am besten verarbeitet. Mit einer Okularlinse kann der Benutzer das Bild vergrößern und fokussieren.

Das Konzept, Elektronen zu beschleunigen, um auf einen Phosphorschirm zu treffen, der ein Glühen erzeugt, funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie bei alten Fernsehern und Computern, die mit Kathodenstrahlröhren betrieben wurden, sagt Tom Bowman, Abteilungsleiter für Bodenkampfsysteme bei der US Army Night Vision and Direktion für elektronische Sensoren.

Wärmebildgeräte verwenden einen als Mikrobalometer bezeichneten Sensor, um den Temperaturunterschied zwischen einem Objekt und seiner Umgebung zu messen und ein Bild des Objekts zu erstellen. Die Daten vom Mikrobalometer werden an ein Display gesendet, sodass der Benutzer das Objekt sehen kann. Wärmebildkameras können die Wärme wahrnehmen, die von jedem Objekt abgestrahlt wird - sei es ein Stein, ein Lastwagen, ein Gebäude oder ein Mensch, sagt Bowman. Das erzeugte Bild ähnelt dem eines Schwarz-Weiß-Fernsehgeräts.

Häufig ist eine Wärmebildkamera mit einer Bildverbesserungstechnologie gekoppelt. „Bei völliger Dunkelheit hilft der Wärmekanal“, sagt Fuller.

Die ursprünglichen Nachtsichtgeräte der ersten Generation wurden ab dem Zweiten Weltkrieg und bis zum Beginn des Vietnamkrieges eingesetzt. Das erste praktische Nachtsichtgerät für Fußsoldaten war das 1964 eingeführte Starlight Scope, das während des Vietnam-Konflikts von der Infanterie eingesetzt wurde. Das sechs Pfund schwere (etwa 18 Zoll) Gerät, für das eine militärspezifische, sperrige und teure Batterie verwendet wurde, war nicht gerade leicht zu laden.

Ein Großteil der Fortschritte in der Nachtsichttechnologie in den letzten 50 Jahren lag in der Entwicklung tragbarerer und leichterer Geräte, obwohl auch die Sehschärfe verbessert wurde. Die sogenannte Technologie der zweiten Generation ermöglichte den Soldaten eine Sicht von 20/50. Das wurde mit der aktuellen Technologie der dritten Generation auf 20/20 verbessert, was bedeutet, dass Soldaten nachts genauso gut sehen können wie tagsüber, sagt Bowman.

Zielfernrohre, die wie Gewehre oben auf Waffen montiert sind, sind von acht Pfund auf etwa ein Pfund geschrumpft, sagt Bowman.

Seitdem hat die Bildverstärkung stark zugenommen und die neueste Technologie kombiniert Nachtsicht und Wärmebild in einem Headset mit einem Gewicht von etwa einem Pfund - einschließlich des Akkusatzes, der an der Rückseite des Helms befestigt ist Enthält vier AA-Batterien (für eine Betriebsdauer von fast 8 Stunden). In den 1970er Jahren konnten Soldaten, die eine Schutzbrille verwendeten, eine menschliche Figur aus einer Entfernung von 500 Fuß erkennen. Jetzt können sie etwa 300 Meter in die Dunkelheit sehen.

Heutzutage gibt es Nachtsicht-Babyphone, Ferngläser, Jagdfernrohre und Überwachungskameras.

Aber der Durchschnittsbürger kann nichts kaufen, das mit den neuesten Fortschritten ausgestattet ist. "Sie kaufen kein militärisches Gerät", sagt Bowman. Er sagt, was verfügbar ist, "ist etwas, was wir in den 70er Jahren eingesetzt hätten."

Und die neueste Technologie wird genauestens überwacht. "Die Armee ist, gelinde gesagt, wachsam", sagt Fuller über die Bestandskontrolle.

Sie sind an der Reihe, Smithsonian zu fragen.

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