Gemeinsam mit der Arbeitsgruppe Raumfahrtelektronik der Technischen Hochschule Mittelhessen arbeitet SPARC Industries sàrl an effizienten industrietauglichen Prognosetools, um unter anderem lebensdauerbegrenzende Effekte elektrischer Triebwerke möglichst genau analysieren zu können und somit robustere Designs zu gewährleisten.

Häufig lassen sich Effekte an der Grenze zwischen Triebwerk und Weltraum nicht entkoppelt von den Vorgängen im Inneren der Triebwerke beschreiben, sodass für eine genaue Modellierung und Vorhersage Up- und Downstream-Mechanismen in gegenseitiger Abhängigkeit betrachtet werden müssen.

Genau an dieser Schnittstelle setzt die Kooperation zwischen SPARC Industries und THM an und kombiniert moderne plasmaphysikalische Beschreibung mit industrietauglicher zeitlicher Effizienz und Genauigkeit. Der Fokus liegt dabei auf dem RF-Entladungsprozess in Gitterionentriebwerken, welcher von zentraler Bedeutung ist für die simulative Vorhersage der erosiven und letztlich lebensdauerbegrenzenden Phänomene in der Beschleunigungsstufe des Triebwerkes.

Die Grafiken unten zeigen die Aufweitung der Bohrung eines Loches im sogenannten Beschleunigungsgitter nach unterschiedlichen Betriebsdauern des Triebwerkes. Links zeigt die Kontur nach ein paar hundert Stunden, rechts zeigt die erodierte Kontur nach ein paar tausend Stunden Betriebszeit. Die Aufweitung des effektiven Lochdurchmessers hat zur Folge, dass sich die Hintergrunddichte des Treibstoffgases verringert (siehe Farbskala). Die RF-Entladung ist nicht mehr im Optimum und die Effizienz des Triebwerkes sinkt als ganzes, wenn man nicht z.B. die Treibstoffzufuhr erhöht, was den Treibstoffverbrauch der gesamten Mission erhöht.