Οι δοκιμές και η κατάρτιση στο έδαφος δεν μπορούν να χωριστούν από την τεχνολογία προσομοίωσης και τον εξοπλισμό προσομοίωσης. Για να κατανοήσετε την τεχνολογία προσομοίωσης και τον εξοπλισμό προσομοίωσης, πρέπει πρώτα να γνωρίσετε το επανδρωμένο διαστημικό περιβάλλον.

1) Περιβάλλον κενού και προσομοίωση

Σε υψόμετρο τροχιάς 500 χιλιομέτρων, το διαστημικό κενό είναι περίπου 10-6 Pa. Σε ύψος τροχιάς 1.000 χιλιομέτρων, το διαστημικό κενό είναι περίπου 10-8 Pa.

Κατά τη διεξαγωγή δοκιμών θερμικής προσομοίωσης διαστημικού περιβάλλοντος διαστημικών σκαφών και εξωδιαστημικών υπηρεσιών (κυρίως δοκιμών θερμικού κενού και δοκιμών θερμικής ισορροπίας), η ανησυχία είναι κυρίως η επίδραση του περιβάλλοντος κενού στις θερμικές χαρακτηριστικές των δοκιμών. Όταν ο βαθμός κενού φθάνει πάνω από 10-2 Pa, η μετάδοση θερμότητας από την ακτινοβολία έχει γίνει η κύρια μορφή μετάδοσης θερμότητας και η επίδραση της συγκέντρωσης και της αγωγικής μετάδοσης θερμότητας μπορεί να αγνοηθεί. Ως εκ τούτου, ο βαθμός κενού προσομοίωσης του εξοπλισμού διαστημικής προσομοίωσης φτάνει στην κλίμακα μέγεθους 10-3 Pa, και είναι ήδη σε θέση να προσομοιώσει πιο πραγματικά το αποτέλεσμα της θερμικής ανταλλαγής του περιβάλλοντος κενού τροχιάς πτήσης διαστημικού σκάφους, χωρίς να χρειάζεται να επιδιώξει υψηλότερο βαθμό κενού. Μόνο ορισμένες ειδικές δοκιμές, όπως η στεγνή τριβή κενού και η δοκιμή κρύης συγκόλλησης, απαιτούν υψηλότερο βαθμό δοκιμής κενού.

(2) Περιβάλλον ηλιακής ακτινοβολίας και προσομοίωση

Ο ήλιος εκπέμπει τεράστια ενέργεια στο σύμπαν κάθε στιγμή, το μήκος κύματος του ηλιακού φωτός καλύπτει μια ευρεία περιοχή από 10-14 μέτρα (ακτίνες γ) έως 104 μέτρα (ραδιοκύματα), διαφορετικά μήκη κύματος του ηλιακού φωτός και η ενέργεια της ακτινοβολίας είναι διαφορετική. Η ακτινοβολία από το ορατό και το υπέρυθρο φως αντιπροσωπεύει πάνω από το 90% της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας.

Κατά τη διάρκεια των τροχιακών πτήσεων, τα διαστημικά σκάφη και τα εξωκαμπυλινά διαστημικά ενδύματα λαμβάνουν κυρίως τρία μέρη ακτινοβολίας: την ενέργεια από το ορατό φως και την υπερκόκκινη ακτινοβολία του Ήλιου, την ενέργεια που αντανακλά η Γη από την ηλιακή ακτινοβολία και την ενέργεια θερμικής ακτινοβολίας από την ατμόσφαι Αυτή η ενέργεια που απορροφάται από τα διαστημικά σκάφη και τις εξωκαμπυλινές διαστημικές στολές επηρεάζει τη θερμοκρασία και την κατανομή τους, και το μέγεθος της απορροφημένης ενέργειας εξαρτάται από το σχήμα της δομής, τις ιδιότητες των επιφανειακών υλικών και την τροχιά πτήσης τους. Με μήκος κύματος μικρότερο από 300 νανομέτρα, η ακτινοβολία, αν και αντιπροσωπεύει μόνο ένα πολύ μικρό μέρος της συνολικής ηλιακής ακτινοβολίας, μπορεί να κάνει μεγάλες αλλαγές στις οπτικές ιδιότητες της επιφάνειας του υλικού. Η επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας εκδηλώνεται κυρίως ως φωτοχημική επίδραση και φωτοκβαντική δράση.

Οι δοκιμές προσομοίωσης ηλιακής ακτινοβολίας μπορούν να προσομοιώσουν τις θερμικές επιδράσεις του ηλιακού φάσματος και τις φωτοχημικές επιδράσεις του ηλιακού φάσματος που προκύπτουν από το περιβάλλον της ηλιακής ακτινοβολίας στα διαστημικά σκάφη και τις εξωκαμπάνιες διαστημικές στολές. Αν προσομοιωθεί μόνο η θερμική επίδραση, ονομάζεται εξωδιαστημική προσομοίωση ροής θερμότητας. Υπάρχουν δύο μεθόδοι προσομοίωσης εξωδιαστημικής ροής θερμότητας, η πρώτη είναι η προσομοίωση εισερχόμενης ροής, γνωστή επίσης ως προσομοίωση ηλίου. Μια άλλη κατηγορία είναι η προσομοίωση ροής θερμότητας απορρόφησης, γνωστή και ως προσομοίωση υπερκόκκινων. Γενικό σχήμα και μορφή επιφανειακών υλικών πολύπλοκη δοκιμή, συνιστάται να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος ηλιακής προσομοίωσης. Ο κανόνας μορφής, το σχήμα του επιφανειακού υλικού ενός δοκιμαστικού τεστ, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μέθοδος υποκόκκινης προσομοίωσης. Εάν χρειάζεται να προσομοιωθεί η φωτοχημική επίδραση του περιβάλλοντος υπεριώδους ακτινοβολίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί προσομοιωτής υπεριώδους ακτινοβολίας.

(3) Διαστημικό κρύο περιβάλλον και προσομοίωση

Η ισοδύναμη θερμοκρασία του κρύου μαύρου περιβάλλοντος του διαστήματος είναι περίπου 3 K και ο ρυθμός απορρόφησης θερμότητας είναι 1, κάτι που μπορεί να θεωρηθεί ως ιδανικό μαύρο σώμα χωρίς θερμική ακτινοβολία και θερμική αντανάκλαση. Όταν δεν υπάρχει ηλιακή ακτινοβολία, το σύμπαν είναι εντελώς «κρύο» και «μαύρο». Σε αυτό το κρύο μαύρο περιβάλλον, όλη η θερμική ενέργεια που εκπέμπει το αντικείμενο απορροφάται πλήρως και ως εκ τούτου ονομάζεται επίσης περιβάλλον θερμότητας. Το κρύο μαύρο περιβάλλον έχει μεγάλη επίδραση στις θερμικές απόδοσες των διαστημικών σκαφών και των εξωκαμπύλων διαστημικών ενδυμάτων, η ανάπτυξη διαστημικών σκαφών και εξωκαμπύλων διαστημικών ενδυμάτων πρέπει να διεξάγει επαρκή δοκιμή θερμικού κενού και θερμικής ισορροπίας σε προσομοιωμένο κρύο μαύρο περιβάλλον για να επαληθεύσει εάν ο θερμικ

Για να προσομοιωθεί το κρύο μαύρο περιβάλλον του διαστήματος, συνήθως χρησιμοποιούνται εξαρτήματα κατασκευασμένα από υλικά αλουμινίου, χαλκού ή ανοξείδωτου χάλυβα, τα οποία επικαλύπτονται με ειδικά κατασκευασμένα μαύρα χρώματα υψηλής απορρόφησης στην εσωτερική τους επιφάνεια και εισάγουν υγρό άζωτο στο εσωτερικό του εξαρτήματος, μια συσκευή που ονο Επί του παρόντος, όλες οι χώρες του διαστήματος στον κόσμο υιοθετούν αυτή τη θερμότητα βυθισμού με υγρό άζώτο ως ψυχρή πηγή για να προσομοιώσουν το διαστημικό κρύο μαύρο περιβάλλον, επειδή η θεωρητική υπολογισμός θερμικής ανάλυσης και η ανάλυση δεδομένων δοκιμής δείχνουν ότι η θερμότητα βυθισμού με θερμοκρασία υγρού αζώτου 77K και ποσοστό απορρόφησης πάνω από 0,9 για να προσομοιώσουν το διαστημικό κρύο μαύρο Επιπλέον, η επιδίωξη χαμηλότερων θερμοκρασιών δεν είναι απαραίτητη και θα αυξήσει σημαντικά την τεχνική δυσκολία και τις επενδύσεις σε εξοπλισμό προσομοίωσης.