Близки по конструкции к газодинамическому лазеру химический и электроразрядный: в них также через объём резонатора с большой скоростью прокачивается возбужденная рабочая смесь, только источником возбуждения является соответственно химическая реакция или электрический разряд.
Наиболее перспективным для целей ПРО считается химический лазер на реакции водорода с фтором (Н 2 + F 2 = 2НF + γ 2,7 мкм ). Если в этом лазере вместо водорода использовать его тяжелый изотоп дейтерий, то излучение будет иметь длину волны не 2,7 мкм, а 3,8 мкм, то есть попадет в окно прозрачности земной атмосферы (3,6–4 мкм) и может почти беспрепятственно достигать земной поверхности.
Энерговыделение химических лазеров достаточно велико: на 1 г газовой смеси оно составляет около 500 Дж. Важно, что химическому лазеру для инициирования реакции требуется сравнительно маломощный посторонний источник энергии. После начала реакции она приобретает цепной характер и идет с выделением химической энергии. Оценки показывают, что для разрушения стенки топливного бака взлетающей МБР нужна плотность энергии от 1 до 20 кДж/см 2 в зависимости от того, защищена металлическая стенка абляционным покрытием или нет (Велихов, 1986).
Рис. 3.4. Орбитальная боевая станция на основе химического лазера
Считая, что лазерное излучение сфокусировано в пятно диаметром около 1 м, получим требуемую энергию лазерного импульса: 10–200 МДж. Боеголовка ракеты защищена толстым слоем абляционного покрытия и для ее поражения необходима энергия ~10 3 МДж. Приняв КПД лазера равным 20 % и энергию поражения ракеты 200 МДж, можно оценить расход рабочей смеси: 200 МДж/(20 % × 500 Дж/г) = 2 т. Это очень важная величина – на ней основаны оценки минимального веса боевых космических станций. Например, для поражения 1000 МБР (по 2 импульса на каждую) необходимо ≈ 10 4 т одной только рабочей смеси для химических лазеров.
Непростую задачу представляет фокусировка лазерного луча на цель.
За счет дифракции на выходном зеркале луч имеет угловую расходимость α ≈ λ/ D , где λ – длина волны излучения, а D – диаметр зеркала. Значит, размер пятна на расстоянии L будет λ L/D . Для эффективного действия лазерного оружия размер пятна не должен превышать 1 м. Принимая дальность до цели L = 1000 км, получим ограничение на расходимость луча: α ≤ 10 -6 рад. Если используется ИК-лазер на молекулах CO 2 (λ = 10,6 мкм), то для фокусировки его луча необходимо зеркало диаметром D ≥ 11 м. Для химического лазера на молекуле HF эта величина снижается до 4 м, что выглядит уже более реальным с точки зрения технологии изготовления зеркал и габаритов космических транспортных кораблей.