Problemi tecnologici
Macchine fotografiche
Alcuni dei sistemi di mimetizzazione attivi proposti hanno telecamere installate direttamente sull'oggetto mimetizzato e alcuni sistemi hanno telecamere IR remote. Se lo schema del sistema è tale che la telecamera deve essere installata direttamente sull'oggetto da mascherare, viene imposta una restrizione: la telecamera deve essere mimetizzata attivamente o essere sufficientemente piccola. Ci sono molti modelli di microcamere attualmente disponibili per i consumatori, di cui alcune videocamere a colori in miniatura commerciali possono essere adatte a determinati tipi di sistemi di mimetizzazione attivi.
Risoluzione e immagini
Quando si determina la risoluzione del display richiesta, è necessario prendere in considerazione la distanza dal display allo spettatore. Se l'osservatore si trova a soli 2 metri di distanza, la risoluzione non dovrebbe essere molto superiore al dettaglio della visione umana a quella distanza, ovvero circa 289 pixel per cm2. Se l'osservatore è più lontano (che di solito è), la risoluzione può essere ridotta senza compromettere la qualità del mascheramento.
Inoltre, la visualizzazione dovrebbe tenere conto di come cambia il campo visivo degli osservatori a seconda della distanza a cui si trovano dallo schermo. Ad esempio, una persona che guarda un display da 20 metri di distanza può vedere più di ciò che si trova dietro il display rispetto a una persona a 5 metri di distanza. Pertanto, il sistema deve determinare da dove sta guardando l'osservatore per adattare l'immagine o le dimensioni dell'immagine e determinarne i bordi.
Una delle soluzioni di visualizzazione è la creazione di un modello digitale 3D dello spazio circostante. Si presume che il modello digitale verrà generato in tempo reale, poiché è molto probabile che non sia pratico modellare le posizioni del mondo reale prima del previsto. Una coppia di telecamere stereoscopiche consentirà al sistema di determinare posizione, colore e luminosità. Viene proposto un processo chiamato imaging a raggi mobili per tradurre il modello in un'immagine 2-D su un display.
Nuovi materiali nanocompositi intrecciati vengono creati utilizzando campi magnetici ed elettrici per ottenere un posizionamento preciso di nanoparticelle funzionali all'interno e all'esterno delle fibre polimeriche. Queste nanofibre possono essere adattate per fornire proprietà come la corrispondenza dei colori e il controllo della firma NIR per le applicazioni di mimetizzazione attiva.
Rappresentazione schematica del camuffamento attivo utilizzato per camuffare una persona in piedi di fronte a un gruppo di persone
display
Le tecnologie di visualizzazione flessibili sono state sviluppate da oltre 20 anni. Numerosi metodi sono stati proposti nel tentativo di creare un display più flessibile, durevole ed economico che abbia anche risoluzione, contrasto, colore, angolo di visualizzazione e frequenza di aggiornamento adeguati. Attualmente, i progettisti di display flessibili stanno studiando le esigenze dei consumatori per determinare la tecnologia più adatta invece di offrire l'unica soluzione migliore per tutte le applicazioni. Le soluzioni disponibili includono RPT (tecnologia di proiezione retroriflettente), diodi organici a emissione di luce (OLED), display a cristalli liquidi (LCD), transistor a film sottile (TFT) e E-Paper …
I display standard moderni (compresi i display flessibili) sono solo per la visualizzazione diretta. Pertanto, anche un sistema deve essere progettato in modo che l'immagine possa essere chiaramente vista da diverse angolazioni. Una soluzione sarebbe un display array di lenti semisferiche. Inoltre, a seconda della posizione del sole e dell'osservatore, il display potrebbe essere significativamente più luminoso o più scuro rispetto all'area circostante. Se ci sono due osservatori, sono richiesti due diversi livelli di luminosità.
A causa di tutti questi fattori, ci sono grandi aspettative dal futuro sviluppo della nanotecnologia.
Limiti tecnologici
Attualmente, numerose limitazioni tecnologiche limitano la produzione di sistemi di mimetizzazione attivi per sistemi di soldati. Sebbene alcune di queste limitazioni vengano attivamente superate con una soluzione suggerita entro 5-15 anni (ad es. display flessibili), ci sono ancora alcuni ostacoli notevoli che devono ancora essere superati. Alcuni di essi sono menzionati di seguito.
La luminosità dei display. Uno dei limiti dei sistemi di mimetizzazione attiva basati su display è la mancanza di luminosità per lavorare in condizioni di luce diurna. La luminosità media di un cielo sereno è di 150 W/m2 e la maggior parte dei display appare vuota in pieno giorno. Sarà necessario un display più luminoso (con una luminescenza vicina a quella di un semaforo), che non è un requisito in altre aree di sviluppo (ad esempio, i monitor dei computer e i display informativi non dovrebbero essere così luminosi). Di conseguenza, la luminosità dei display può essere la direzione che frena lo sviluppo del camuffamento attivo. Inoltre, il sole è 230.000 volte più intenso del cielo circostante. I display con luminosità uguale al sole dovrebbero essere progettati in modo che quando il sistema passa davanti al sole, non appaia nebuloso o non abbia ombre.
Potenza di calcolo. I principali limiti del controllo attivo dell'immagine e del suo costante aggiornamento ai fini dell'aggiornamento continuo (invisibilità) per l'occhio umano sono che nei microprocessori di controllo sono necessari software potenti e grandi dimensioni di memoria. Inoltre, dato che stiamo considerando un modello 3D, che deve essere costruito in tempo reale sulla base di metodi per ottenere immagini dalle telecamere, il software e le caratteristiche dei microprocessori di controllo possono diventare un grosso limite. Inoltre, se vogliamo che questo sistema sia autonomo e trasportato da un soldato, allora il laptop deve essere leggero, piccolo e sufficientemente flessibile.
Batteria caricata. Se si tiene conto della luminosità e delle dimensioni del display, nonché della potenza di elaborazione richiesta, le batterie moderne sono troppo pesanti e si scaricano rapidamente. Se questo sistema deve essere portato dal soldato sul campo di battaglia, dovranno essere sviluppate batterie più leggere con una capacità maggiore.
Posizione di telecamere e proiettori. Considerando la tecnologia RPT, la limitazione significativa qui è che le telecamere e i proiettori dovranno essere posizionati in anticipo, e solo per un osservatore nemico, e che questo osservatore dovrà essere posizionato in una posizione esatta davanti alla telecamera. È improbabile che tutto questo venga osservato sul campo di battaglia.
Il camuffamento diventa digitale
In attesa di tecnologie esotiche che consentiranno di sviluppare un vero e proprio "mantello dell'invisibilità", l'ultimo e significativo progresso nel campo del camouflage è l'introduzione dei cosiddetti modelli digitali (modelli).
“Digital camouflage” descrive un micro-pattern (micro-pattern) formato da un numero di piccoli pixel rettangolari di diversi colori (idealmente fino a sei, ma di solito per ragioni di costo non più di quattro). Questi micro-disegni possono essere esagonali o tondi o quadrangolari, e vengono riprodotti in varie sequenze su tutta la superficie, sia essa in tessuto o plastica o metallo. Varie superfici modellate sono simili ai punti digitali, che formano un'immagine completa di una fotografia digitale, ma sono organizzate in modo tale da sfocare il contorno e la forma dell'oggetto.
Marines in uniformi da combattimento MARPAT per i boschi
In teoria, questo è un camuffamento molto più efficace rispetto al camuffamento standard basato su grandi macchie, poiché imita le strutture variegate e i bordi ruvidi che si trovano in un ambiente naturale. Questo si basa su come l'occhio umano, e quindi il cervello, interagisce con le immagini pixelate. Il camuffamento digitale è più in grado di confondere o ingannare il cervello che non nota lo schema, o di far vedere al cervello solo una certa parte dello schema in modo che il profilo effettivo del soldato non sia distinguibile. Tuttavia, per il lavoro reale, i pixel devono essere calcolati da equazioni di frattali molto complessi che consentono di ottenere schemi non ripetitivi. Formulare tali equazioni non è un compito facile e quindi i modelli di camuffamento digitale sono sempre protetti da brevetti. Introdotto per la prima volta dalle forze canadesi come CADPAT e dal Corpo dei Marines degli Stati Uniti come MARPAT, il camouflage digitale da allora ha preso d'assalto il mercato ed è stato adottato da molti eserciti in tutto il mondo. È interessante notare che né CADPAT né MARPAT sono disponibili per l'esportazione, nonostante il fatto che gli Stati Uniti non abbiano problemi a vendere sistemi d'arma sofisticati.
Confronto tra i modelli di mimetizzazione dei veicoli da combattimento normali e digitali
Modello CAPDAT canadese (versione foresta), modello MARPAT per Marine Corps (versione deserto) e nuovo modello Singapore
Advanced American Enterprise (AAE) ha annunciato miglioramenti alla sua coperta indossabile mimetica attiva / adattiva (nella foto). Il dispositivo, denominato Stealth Technology System (STS), è disponibile nel visibile e nel NIR. Ma questa affermazione, tuttavia, suscita una notevole quantità di scetticismo.
Attualmente, c'è un altro approccio… I ricercatori della Rensselier e della Rice University hanno ottenuto il materiale più scuro mai creato dall'uomo. Il materiale è un sottile rivestimento di array scaricati di nanotubi di carbonio liberamente allineati; ha una riflettanza complessiva dello 0,045%, cioè assorbe il 99,955% della luce incidente. In quanto tale, il materiale si avvicina molto al cosiddetto oggetto "super nero", che può essere praticamente invisibile. La foto mostra un nuovo materiale con una riflettanza dello 0,045% (al centro), significativamente più scuro dello standard di riflettanza NIST dell'1,4% (a sinistra) e un pezzo di carbonio vetroso (a destra)
Produzione
I sistemi di mimetizzazione attivi per i fanti potrebbero essere di grande aiuto nelle operazioni segrete, soprattutto considerando che le operazioni militari nello spazio urbano stanno diventando sempre più prevalenti. I sistemi mimetici tradizionali mantengono lo stesso colore e forma, tuttavia, nello spazio urbano, i colori e i motivi ottimali possono cambiare costantemente ogni minuto.
Cercare un solo possibile sistema di mimetizzazione attiva non sembra abbastanza adeguato per intraprendere il necessario e costoso sviluppo della tecnologia dei display, della potenza di calcolo e della batteria. Tuttavia, poiché tutto ciò sarà richiesto in altre applicazioni, è abbastanza prevedibile che l'industria possa sviluppare tecnologie che saranno facilmente adattate per i sistemi di mimetizzazione attivi in futuro.
Nel frattempo si possono sviluppare sistemi più semplici che non si traducano in una perfetta invisibilità. Ad esempio, un sistema che aggiorna attivamente il colore approssimativo sarà più utile dei sistemi di mimetizzazione esistenti, indipendentemente dal fatto che venga visualizzata l'immagine ideale. Inoltre, dato che il sistema di mimetizzazione attivo può essere maggiormente giustificato quando la posizione dell'osservatore è nota con precisione, si può presumere che nelle prime soluzioni si potesse utilizzare una singola telecamera o rilevatore stazionario per il camuffamento. Tuttavia, è attualmente disponibile un gran numero di sensori e rivelatori che non funzionano nello spettro visibile. Un microbolometro termico o un sensore sensibile, ad esempio, può identificare facilmente un oggetto mascherato da un camuffamento visivo attivo.
