Test bed for simulation of magnetic field measurements of low earth orbit satellites

Abstract

This paper presents a test bed designed to simulate the magnetic environment experienced by a spacecraft in a low Earth orbit. It consists of a spherical air bearing located inside a Helmholtz cage. The spherical air bearing is used for simulating the microgravity conditions of orbiting bodies, while the Helmholtz cage generates a controllable magnetic field resembling the one surrounding a satellite during its motion. Dedicated computer software is used to initially calculate the magnetic field in an established orbit. The magnetic field data is then translated into current values and transmitted to programmable power supplies that energize the cage. The magnetic field within the cage is finally measured by a test article mounted on the air bearing. The paper provides a description of the test bed and test article design. Experimental tests prove the good performance of the entire system. Artykuł prezentuje stanowisko laboratoryjne służące do symulowania środowiska magnetycznego, w którym porusza się satelita na niskiej orbicie ziemi. Składa się ono ze sferycznego łożyska powietrznego umieszczonego wewnątrz klatki Helmholtza. Łożysko to jest wykorzystywane do symulacji warunków mikrograwitacji doświadczanych przez orbitujące ciała, a klatka Helmholtza do generowania zadanego pola magnetycznego, podobnego do tego, jakie tam występuje. Do symulowania wartości pola magnetycznego na konkretnej orbicie wykorzystywane jest specjalistyczne oprogramowanie. Obliczone za jego pomocą wartości są przekształcone na wielkości prądów, które następnie za pośrednictwem stopni mocy przekazywane są na odpowiednie cewki składające się na klatkę. Następnie pole magnetyczne powstałe w klatce mierzone jest przez testowane urządzenie osadzone na łożysku powietrznym. Artykuł opisuje stanowisko oraz testowane urządzenie. Przedstawia także wyniki eksperymentu potwierdzającego dokładność całego systemu.