Beyaz Fosforlu Gece Görüş Gözlükleri

Beyaz Fosforlu Gece Görüş Gözlükleri

Yeni beyaz fosforlu gece görüş gözlükleri (GGG), Generation III (Üçüncü Nesil) gece görüş sistemlerinin kullanılmaya başlanmasından günümüze kadar geçen sürede, havacılık gözlüklerinde görülen, çığır açan ilk teknolojik buluştur.

Ercan Caner, Sun Savunma Net, 12 Ağustos 2019

ASU (Aviation Specialists Unlimited) şirketine göre; beyaz fosforlu GGG’leri, yeşil fosforlu olanlara nazaran daha fazla kontrast ve daha fazla görüş keskinliği sağlamaktadır. Beyaz fosforlu GGG’leri, geleneksel yeşil fosforlu gözlüklere nazaran bakılan ortamla ilgili çok daha fazla ayrıntı sağlamakta ve daha az göz yorgunluğuna neden olmaktadırlar.

Bundan neredeyse 25 yıl kadar öncesinde Birleşik Devletler Savunma Bakanlığı, ortam ışığını yükselten gece görüş sistemlerinin kullanımdan kalkacağı öngörüsünde bulunmuştur. ASU şirketi başkanına göre savunma bakanlığı yetkilileri, GGG teknolojisinin 20’nci yüzyılın sona ermesinden önce modasının geçeceğini tahmininde bulunmuşlardır.

Amerikan Savunma Bakanlığı, gece görüşünün sağlanmasında her şeyin termal teknolojisi ve kullanımına yöneleceğini tahmin etmektedir. Fakat araya savaş girmiş ve 1990’lı yıllarda, ilk Körfez Harbinin başlamasıyla birlikte Amerikan ordusu ansızın, binlerce gece görüş sistem siparişi vermeye başlamıştır. Ordu tarafından verilen binlerce GGG siparişleri de şirketleri, bugün hâlâ kullanılmakta olan GGG teknolojisine yatırım yapmaya teşvik etmiştir.

Silahlı kuvvetlerin para akıtması sayesinde ASU ve diğer GGG imalatçıları, teknolojik geliştirmeler yapmak için yeni yöntemler ortaya çıkarmış ve GGG’lerinin muharebe sahasında kullanılmaya başlanmasından bugüne kadar geçen 20 yıldan fazla sürede, teknoloji sürekli bir gelişme içinde olmuştur. NBAA’in (National Business Aviation Convention- Ulusal Havacılık İş Kongresi) geçtiğimiz yılki organizasyonunda ASU, gece görüş gözlüklerinde beyaz fosforlu ekranların kullanılmasını içeren yenilikçi bir teknoloji geliştirmeyi başardığını ilan etmiştir.

ASU şirketinden Dr. Joe Estrera, yeşil fosfora oranla beyaz fosforun, gözlere çok daha fazla ortamla ilgili ayrıntı sağladığını, aslında yeşil rengin, beyaz renk içinde olan renklerden sadece bir tanesi olduğunu, bunun nedeninin de beyaz rengin bütün renklerin kombinasyonu olduğunu ifade etmektedir. Yani insan beynine, alıcılardan sadece bir tanesi ile (yeşil renk) bilgi sağlamak yerine beyaz fosfor teknolojisi, beyinde bulunan bütün görsel alıcılara çok daha fazla bilgi sağlamaktadır.

Beyaz renk bütün renklerin bir kombinasyonudur.

Işık güçlendirme teknolojisi aynı zamanda görüntü geliştirme olarak da bilinmektedir. Bu teknoloji, kızıl ötesi ve görülebilen ışığı toplayan ve güçlendiren Görüntü Yoğunlaştırıcı Tüp olarak adlandırılan özel tüplere dayanmaktadır. Aşağıdaki fotoğraflarda görüldüğü gibi ortamdaki kızıl ötesi ve görülebilen ışık, yani fotonlar toplanır. Fotonlar görüntü yoğunlaştırıcı tüpe aktarılırlar. Görüntü yoğunlaştırıcı tüp bu fotonları önce elektronlara sonra tekrar fotonlara dönüştürür.

Objektif lens, ortam ve biraz da kızıl ötesine yakın ışığı toplar. Toplanan ışık görüntü yoğunlaştırıcı tüpe yönlendirilir. Batarya ile çalışan bu sistem, görüntü tüp komponentlerine yaklaşık 5,000 volt çıkış gücünde bir yüksek voltaj sağlar. Işık enerjisi (fotonlar), onları elektrik enerjisine (elektron) dönüştüren foto katot içinden geçerler.

Gece görüş sistemlerinin çalışma prensibi

Elektronlar görüntü yoğunlaştırıcı tüp içerisinde yollarına devam ederek, sayılarını binlerce kez artıracak olan mikro kanallı bir plakaya ulaşırlar. Mikro kanallı plaka, fiber optik teknolojisi ile imal edilen, üzerinde milyonlarca mikroskobik delikler (mikro kanallar) olan küçük cam bir disktir. Mikro kanallı plaka, her iki tarafında metal elektrotlar olan bir boşluk içine yerleştirilmiştir. Her bir mikro kanal, kendi genişliğinden yaklaşık olarak 45 kat daha uzundur.

Mikro Kanal Plaka içinde elektronların hareketi

Hareket halindeki elektronlar, ilk elektroda çarptıklarında mikro kanal plakaya doğru hızlanırlar ve mikro kanallar içinden 5,000 voltluk bir patlama ile geçerek her iki uçtaki elektrotlar arasında hareket ederler. Elektronlar mikro kanallar içinden geçerlerken her bir delikte, Kademeli İkincil Emisyon adı verilen süreç nedeniyle binlerce ilave elektron oluşumuna neden olurlar.

Esas olarak orijinal elektronlar kanalların iç çeperleri ile çarpışırlar, atomları uyarırlar ve başka elektronların serbest kalmalarına neden olurlar. Yeni ortaya çıkan elektronlar da mikro kanalların iç çeperleri ile çarpışarak zincirleme reaksiyon sonucunda binlerce ilave elektronun serbest kalmasına neden olurlar. Mikro kanal plakaya sadece birkaç elektron girmiş olmasına rağmen çıkışta bahsedilen süreç nedeniyle binlerce elektron bulunmaktadır. Mikro kanallar, elektron çarpışmalarını teşvik etmek ve çıkış tarafındaki iyon ve direkt ışık geri beslemesini azaltmak maksadıyla yaklaşık olarak 5-8 derecelik bir açıyla yerleştirilirler.

Mikro kanal plakadan çıkan elektronlar fosfor ile kaplanmış bir ekrana çarparlar. Elektronlar içinden geçtikleri kanala göre pozisyonlarını muhafaza ederler. Ve tüpe giren orijinal fotonlar ile aynı hizada kaldıklarından çıkışta da mükemmel bir görüntü sağlarlar. Elektronların enerjisi, fosforların uyarılmış hale ulaşmasına ve foton yayınına neden olurlar. Fosfor, ekranda modern gece görüşü karakterize eden yeşil görüntü oluşmasına neden olur.

Ekranda oluşan bu yeşil görüntü de kullanıcı tarafından oküler lensler aracılığı ile görülür. Oküler lensler görüntünün büyüklük ve odak ayarının yapılmasına da imkân sağlarlar.

Ayrıca beyaz fosfor, yeşil ile aynı tepki komutuna sahip olmasına rağmen, çok daha fazla kontrast ve görsel keskinlik de sağlamaktadır. Ve yeşil fosfor gözün karmaşık yapısında bulunan reseptörlerden sadece bir kısmını hedeflerken,  beyaz fosfor gözde bulunan bütün alıcıları hedeflemektedir.

Dr. Estrera’ya göre bu avantaj gözlerin çok daha az yorulmasına neden olmaktadır. GGG’leri ile uçan pilotların çoğu birkaç saatlik bir uçuş sonrasında ‘‘pembe veya kahverengi görüş’’ ile karşılaşmaktadır, bunun nedeni ise yeşil ışığa duyarlı alıcıların aşırı doymuş hale gelmeleridir.

BEYAZ FOSFOR TEKNOLOJİSİ

Geleneksel olarak gece görüşü,  yukarıda da açıklandığı gibi, mercek lenslerine bağlanan bir fosfor ekranı ile sağlanmaktadır. Bu fosfor ekranının kullanılma maksadı, karanlıkla örtülü durumdaki görüntüyü yeşil renge döndürmektir.

Fosfor teknolojisinin yardımı ile ay ışığı gibi ortamda bulunan düşük seviyedeki ışık, önce tek bir noktada toplanmakta ve sonra da yoğunlaştırılmaktadır. Yeşil ışık renk spektrumun tam ortasına denk geldiğinden, gece ortamını daha iyi algılamamızı ve yorumlamamızı sağlayan en uygun dönüşüm olarak değerlendirilmiştir. Yani, en ideal ve uygun sonuçlar elde etmek maksadıyla; yeşil fosfor günümüze kadar en iyi seçenek olarak kabul edilmiştir.

İlk imal edilen gece görüş gözlüklerinde, görüş alanının ortasında açık bir görüş sağlamasına rağmen dış kenarlarda bozulmuş ve bulanık bir görüntü sağlayan aS-10 ve S-20 modeli foto katotlar kullanılmıştır. Bu tip gözlükler Generation I (Birinci Nesil) görüntü yoğunlaştırıcı tüpler olarak adlandırılmıştır. Bundan sonraki aşamada ise artan netlik ve inanılmaz bir çözünürlük sağlayan mikro kanal plaka geliştirilmiş ve böylece Generation II (İkinci Nesil) görüntü yoğunlaştırıcı tüpler ortaya çıkmıştır.

Solda mevcut yeşil fosfor gece görüş gözlükleri, sağda ise, havacılık uzmanlarına göre performans ve güvenilirlikleri ile bu gözlükleri geride bırakan beyaz fosforlu gece görüş gözlüklerinden alınan görüntüler.

Generation III (Üçüncü Nesil) gözlükler ile devrim niteliğindeki teknolojik gelişmeler kullanılmaya başlanmıştır. Bunlardan birincisi galyum arsenit (GaAs) foto katot, ikincisi de mikro kanal plaka üzerine yapılan iyon engelleyici kaplamadır.

Görüntü yoğunlaştırıcı tüplerin temel prensibi; elektronların bir fosfor ekranına çarpması ve elektronların çarpmasıyla oluşan enerjinin fosforu parlatmasıdır. Klasik yeşil fosforlu ekranların hâkimiyeti, beyaz fosfor yerlerini almak üzere geldiğinden ortadan kalkmak üzeredir.

Bu alanda son teknolojik buluş şimdiye kadar görülmemiş yüksek çözünürlük ve görüntü detayları sağlayan beyaz fosfordur. Beyaz Fosfor Teknolojisi (WPT- White Phosphor Technology) gece görüntüsünü, geleneksel yeşil renkli gece görüşten daha fazla bir kontrast oluşturarak siyah-beyaz olarak göstermektedir. Yeni teknolojide yeşil fosfor ekranı yerine beyaz fosfor ekranı kullanılmaktadır.

Standart bir gece görüş sisteminin çalışma prensibi

Beyaz fosfor teknolojisinin kullanıldığı gece görüş sistemlerinin, silahlı kuvvetler ve emniyet güçleri tarafından yapılan testlerinde; dolunay görüntüsü benzerliği, genel kontrast, ton ve gölge aralığı ile derinlik algılamasında önemli ölçüde gelişmiş sonuçlar elde edilmiştir. Üstüne üstlük yapılan çalışmalar, siyah beyaz görüntülerin insan gözüne çok daha doğal göründüğü sonucunu ortaya çıkarmıştır. Beyaz fosfor teknolojisi spesifikasyonları arasında; 68 lp/mm çözünürlük (hatta bazı cihazlarda 74 lp/mm üzerinde) ve 25’e kadar çıkan Sinyal-Görüntü rakamları bulunmaktadır.

Beyaz fosfor teknolojisi üzerinde geliştirme çalışmalarını aralıksız olarak sürdüren şirketler, gece görüş sistemlerinde devrim niteliğindeki bu alandaki çalışmalarını aşağıda belirtilen yetenekler üzerinde yoğunlaştırmayı hedeflemektedir:

• GGG’lere, ince bir galyum arsenit foto katot tabakası ilave edilmesi,
• Tam Karanlık Kızıl Ötesi Sisteminin geliştirilmesi,
• 64-72 lp/mm arası bir çözünürlük elde edilmesi ve
• 50 saat batarya ömrü sağlanması.

Solda mevcut yeşil fosfor gece görüş gözlükleri, sağda ise, havacılık uzmanlarına göre performans ve güvenilirlikleri ile bu gözlükleri geride bırakan beyaz fosforlu gece görüş gözlüklerinden alınan görüntüler.

BEYAZ FOSFOR TEKNOLOJİSİ- GECE GÖRÜŞÜ İÇİN YENİ BİR DÖNEM

Yeşil fosfor GGG teknolojisinin ortaya çıkmasının üzerinden sadece bir yıl geçmesine ve potansiyel kullanıcıların çok olumlu tepkilerine rağmen birçok hava aracında kullanılmaları henüz onaylanmamıştır.

Bunun yanı sıra gece görüş sistemlerinde yeni kullanılmaya başlanan beyaz fosfor teknolojisi hakkında olumsuz görüşler de bulunmaktadır. Gece görüş gözlükleri ile uçuşta deneyimli bazı pilotlar yaptıkları testler sonrasında geleneksel yeşil ve yeni beyaz fosfor teknolojisi arasında çok büyük bir fark göremediklerini ifade etmiştir.

Beyaz fosfor teknolojisinin mevcut hava araçlarında kullanılmasının önündeki en büyük engellerden bir tanesi de hava araçları iç ve dış aydınlatma ile gösterge sistem ışıklarının geleneksel yeşil renkli görüntülerle uyumlu olmalarıdır.

GGG ile uyumluluk, helikopterler ve sabit kanatlı hava araçlarıyla uçan pilotlar için hayati bir öneme sahiptir. Kokpit aydınlatması, seyrüsefer ışıkları ve çarpışmayı önleyici ışıkların yanı sıra hava aracındaki kargo bölmesi, yükleme rampası vb. bütün aydınlatma sistemleri de gece görüş sistemleri ile uyumlu olmak zorundadır.

Gece görüş gözlükleri ile uçması gereken bütün pilotların belirli bir süreyi kapsayan teorik ve uygulamalı eğitim almaları gerekmektedir. Ve hâlihazırda GGG ile uçan bütün pilotlar geleneksel yeşil renkli görüntü sağlayan gece görüş sistemlerinde eğitim almış ve hepsinden önemlisi uzun saatler uçarak deneyim kazanmışlardır.

Geleneksel yeşil renk ile uyumlu iç aydınlatma ve gösterge sistem ışıklarıyla dış aydınlatma sistemleri. Foto: Astronics Corporation

Gece görüş sistemlerinin özellikle sivil havacılıkta kullanılması yeni düzenlemeler gerektirmektedir. Geleneksek yeşil renkli görüntü sağlayan GGG’leri hakkında dahi düzenlemeleri yerine getiremeyen ülkeler mevcuttur. Özellikle insan hayatının kurtarılması gibi çok önemli olan hava ambulans helikopterlerinin gece, gece görüş sistemleriyle uçuş yapabilmelerini sağlayan bütün düzenleme ve altyapı çalışmalarını yerine getiremeyen ülkeler halen mevcuttur.

Federal Havacılık İdaresi (FAA- Federal Aviation Administration) Elini Çabuk Tutmak Zorunda

Gece görüş sistemleri düzenleyici prosedürleri konusunda, Federal Havacılık İdaresi ile gece görüş endüstrisi arasında ortak bir görüş oluşturmak geçmişten günümüze daima zor olmuştur. Federal Havacılık İdaresi, devamlı olarak gece görüş sistemlerinin onaylanması konusunda hep bilgisiz ve yetersiz olmakla suçlanmıştır. Fakat artık Federal Havacılık İdaresi de gece görüş teknolojisinin aktif bir savunucusu konumundadır.

Ülkemizde gece görüş sistemleri alanında neler mi oluyor? Silahlı kuvvetler özellikle iç güvenlik harekâtı ve ısı güdümlü füze tehdidi nedeniyle gece görüş gözlükleri ile yıllardır uçmaktadır. Türk Silahlı Kuvvetleri, gece görüş sistemlerini en etkin kullanan modern orduların arasında yer almaktadır.

1992 yılında taarruz helikopter intibak kursuna katılmak için gittiğim Fort Rucker Alabama’da bulunan Birleşik Devletler Kara Havacılık Okul komutanlığının girişinde ‘‘We Rule the Darkness’’ yazdığı gibi, Türk Silahlı Kuvvetlerine ait Kara Havacılık Okul Komutanlığı nizamiyesinde de halen ‘‘Karanlığa Hâkimiz’’ yazıları yer almaktadır.

Gerçekten de Türk Silahlı Kuvvetleri karanlığa hükmeden nadir ordulardan bir tanesidir. Fakat sivil havacılık sektöründe, özellikle insan hayatının kurtarılması için kurulan helikopter ambulans hizmetleri, ilk uygulama tarihinden bugüne kadar yaklaşık 10 yıllık bir süre geçmesine rağmen hâlâ sadece gün doğumu ve gün batımı arasında yapılabilmektedir.

Kendi uçağını, tankını, helikopterini, uçak gemisini (!) ve daha birçok savunma sistemini yaptığını iddia eden Türk savunma sektörü, nedense gece görüş sistemleri alanında komponent tedarik ve montajın ötesine geçememiştir. Türk savunma sektörü bu nedenle ne yazık ki yeşil mi yoksa beyaz mı tartışmasının içinde yer alamamakta ve sadece izlemekle yetinmektedir.

Savunma sektörü ve sivil havacılık, yeşil fosforun sağladığı imkânlardan ne yazık ki faydalanamamıştır. Bekleyelim ve görelim bakalım; herkes yeşil mi yoksa beyaz mı tartışması yaparken biz ne yapacağız?

Bana sorarsanız madem yeşili kaçırdık, yerli ve milli gece görüş sistemlerinin üretimi ve kullanımında bembeyaz bir sayfa açalım derim…