NIR-D型电视望远镜

    1　远距离成像观察的回顾

    尽早、尽快、尽远地观察景物、人员、设施、车、船、飞行器等,是古今中外敌我双方关心的重要问题,望远镜便是为适应这种需要而产生的。为记录的需要,人们把望远镜和照相技术融为一体,研制成了远景照相机,红外线有穿透薄雾和烟尘的本领,随着红外线技术的发展,人们通过红外摄影的方法,使作用距离和图像清晰度有了显著提高。约在1944年,德国陆军用红外远景照相机横跨英吉利海峡(约51km)拍摄盟国建筑物,所记录的英国早期雷达装置,其细节和清晰度达到电子专家估计出雷达的波长及该设备的可能特性。

    1954年,美国陆军用f=254mm镜头的红外远景照相机,能识别48.3km远的物体,看清10km以外的吉普车或武装运载工具。电子技术的迅速发展,使我们能将红外技术、电视技术、望远镜技术巧妙地结合在一起,研制成电视望远镜,它不但具有电视直观、准确、实时、机动性强,能用一切电视技术处理其图像信号之优点,而且能利用近红外波段辐射穿透大气薄雾、尘埃的能力,使观察距离在同等气象条件下为望远镜(任意大的放大倍数)或可见光电视的1.5~2倍。

    2　雷达探测的不足

    2.1　雷达面临四大威胁

    雷达作为一种常规有效的全天候探测手段,广泛用于军事、航空、航海、科研等部门,但由于它是一种主动式探测手段,容易暴露自己,因而它面临着综合电子干扰、隐身目标、低空和超低空突防、反辐射导弹等四大威胁。现在颇受重视的毫米波雷达,波长介于微波和光波之间,兼有微波和光波的某些优点,但作用距离目前只有10km左右,而且价格昂贵。

    2.2　分辨率低

    雷达分辨率,远远低于光学系统的衍射分辨率,对望远镜来说,被分辨的物体位于无限远。分辨率可用能分辨开的两物点对望远镜的张角α表示,即

　　　α= (1.22λ/D)×206265          (1)

当λ=555nm时,

　　　α=140″/D                                (2)

    α为望远镜的衍射分辨率,D(mm)为望远镜物镜轴向通光口径。

    如果望远镜系统的光束口径为110,代入(2)式可得α=1.27″,反之,当雷达使用的无线电波滤长为5nm,要得到1.27″的分辨率,雷达的天线尺寸

　　D=[(1.22×5)/1.27]×20625=990m   (3)

    这就是说,望远镜的口径和雷达天线尺寸相同时,雷达的分辨率远比望远镜低,故常见雷达不能分辨真假弹头、机群种类和架次等。

    3　可见光成像的距离局限

    无论是高倍率军用望远镜还是军用米镜照相机,或者远距离摄像机,如美国的战场侦察设备801A,它们使用的均是可见光,因此,只有天气非常晴朗,能见度很好时,才取得远距离的观察成像效果。可是,阳光明媚,晴空万里的天气实属少见,常见的天气,即便是阳光四射的晴天,也常有大量微小水蒸气、尘埃和烟尘等杂质均匀地浮游于空气中。太阳光经过大气层时(特别是低空和海面上空)受到这些微粒的散射,散射不但使沿指定方向传播给接受器的光强减弱,而且被散射的部分使环境亮度增加,其效果就相当于被摄物体和光学系统之间多了一层“亮纱幔”,从而大大降低了物体的对比度。光强的减弱和对比度的下降,促使观察距离明显下降,这就是高倍率军用望远镜和可见光远距离照像(或电视摄像)在能见度变差时作用距离远不了的根本原因。