Pozemní zkoušky a výcvik nelze oddělit od simulačních technologií a simulačních zařízení. Chcete-li porozumět simulačním technologiím a simulačním zařízením, musíte nejprve porozumět obsazenému kosmickému prostředí.

Vakuové prostředí a simulace

Na oběžné dráze ve výšce 500 km je vesmírné vakuum přibližně 10-6 Pa; Na oběžné dráze ve výšce 1 000 km je prostorové vakuum asi 10-8 Pa.

Při provádění testování tepelné simulace kosmického prostředí (především testování tepelného vakua a testování tepelné rovnováhy) kosmických lodí a mimokosmických služeb je hlavním problémem vliv vakuového prostředí na tepelné vlastnosti zkoušky. Když stupeň vakua dosahuje vyšší než 10-2 Pa, radiační přenos tepla se stal hlavní formou přenosu tepla a efekt konvekce a vodivého přenosu tepla se již může zanedbávat. Proto vesmírné simulační zařízení simulace vakuum dosahuje 10-3 Pa, byl schopen více realisticky simulovat efekt výměny tepla kosmické lodi letu na oběžné dráze vakuumního prostředí, nemusí usilovat o vyšší vakuum. Pouze některé speciální zkoušky, jako je vakuové suché tření a zkoušky svařování za studena, vyžadují vyšší vakuové zkušební zařízení.

Sluneční záření a simulace

Slunce vyzařuje obrovskou energii do vesmíru v každém okamžiku, sluneční světlo pokrývá širokou oblast od 10-14 metrů (gamma paprsky) do 104 metrů (rádiové vlny), sluneční světlo s různými vlnovými délkami a různou energií záření. Viditelné a infračervené světlo tvoří více než 90 % celkového slunečního záření.

Během letu na oběžnou dráhu přijímají kosmické lodě a kosmické oblečení hlavně tři části radiační energie: energie ze slunečního viditelného a infračerveného záření, energie, kterou Země odráže sluneční záření, a teplotní záření ze zemské atmosféry. Tyto energie absorbované kosmickými loděmi a kosmickými oděvy ovlivňují jejich teplotu a distribuci, a velikost absorbované energie závisí na jejich tvaru struktury, povrchových vlastnostech a oběžné dráze. Vlnová délka je menší než 300 nanometrů a záření, ačkoli představuje jen velmi malou část celkové energie slunečního záření, může způsobit značné změny optických vlastností povrchu materiálu. Efekt ultrafialového záření se projevuje hlavně jako fotochemický efekt a kvantový efekt světla.

Simulace slunečního záření umožňuje simulovat sluneční spektrální tepelné a fotochemické účinky slunečního záření na kosmické lodě a kosmické oblečení. Pokud se simuluje pouze tepelný efekt, nazývá se to simulace tepelného toku mimo vesmír. Existují dvě metody simulace mimokosmického proudu tepla, jedna z nich je metoda simulace vstupního proudu, také známá jako sluneční simulace; Další skupinou je simulace absorpce tepla, také známá jako infračervená simulace. Obecný tvar a tvar povrchového materiálu složité zkoušky, je vhodné použít sluneční simulační metodu; Pravidla tvaru, povrchový materiál tvaru jednotlivé zkoušky, může být použita metoda infračervené simulace. Pokud je třeba simulovat fotochemické účinky ultrafialového záření, lze to provést pomocí simulátoru ultrafialového záření.

Kosmické studené a černé prostředí a simulace

Ekvivalentní teplota ve vesmírném studeném černém prostředí je asi 3 K a absorpce tepla je 1, což může být považováno za ideální černé těleso bez tepelného záření a reflexe tepla. Když není sluneční záření, vesmír je naprosto „chladný“ a „černý“. V tomto studeném černém prostředí je veškerá tepelná energie emitovaná objektem úplně absorbována, a proto je také známa jako tepelné potápění. Hladní černé prostředí má velký vliv na tepelné vlastnosti kosmických lodí a mimokapsulních kosmických oblečení, vývoj kosmických lodí a mimokapsulních kosmických oblečení musí provést adekvátní tepelné vakuum a tepelné rovnováhy testy v simulaci studeného černého prostředí, aby se ověřilo, zda jejich tepelný design a tepelné vlastnosti splňují požadavky.

Pro simulaci prostorového studeného černého prostředí se často používají komponenty vyrobené z hliníku, mědi nebo nerezové oceli, jejich vnitřní povrch je natočen speciálně vyrobenou černou barvou s vysokou absorpcí a tekutý dusík je dovnitř komponenty, což se nazývá tepelné potápění. V současné době všechny vesmírné země na světě používají tento tepelný opad kapalného dusíku jako zdroj chladu k simulaci studeného černého prostředí v prostoru, protože teoretické výpočty a analýza zkušebních dat ukazují, že teplotní opad s teplotou a absorpční mírou vyšší než 0,9 K kapalného dusíku k simulaci studeného černého prostředí v prostoru, chyba simulace je pouze asi 1%, což je zcela schopno splnit požadavky na simulaci studeného černého prostředí. Kromě toho není nutné usilovat o nižší teploty a výrazně zvýší technickou obtížnost a investice do simulačního zařízení.