Наземните изпитвания и обучение са неразделни от симулационните технологии и симулационното оборудване. За да разберете симулационните технологии и симулационното оборудване, първо трябва да разберете пилотираната космическа среда.

Вакуумна среда и симулация

На орбитална височина от 500 км на пилотиран космически кораб, космическият вакуум е около 10-6 Pa; На орбитална височина от 1000 км космическият вакуум е около 10-8 Pa.

При провеждането на изпитания за термична симулация на космическата среда на космически кораби и извънкапусни космически апарати (предимно изпитания за топлинен вакуум и изпитания за топлинен баланс), загрижеността е предимно въздействието на вакуумната среда върху топлинните характеристики на изпитания. Когато степента на вакуум достигне над 10-2 Pa, радиационният топлопренос се превърна в основната форма на топлопренос, а ефектът от конвекцията и проводния топлопренос вече може да бъде пренебрегнат. Следователно, космическото симулиращо оборудване симулира вакуум, достигащ 10-3 Pa, и вече е в състояние по-реално да симулира ефекта на топлообмена на орбиталната вакуумна среда на космическия кораб, без да е необходимо да се стреми към по-висока степен на вакуум. Само някои специални изпитвания, като вакуумно сухо триене и студено заваряване, изискват изпитване на оборудване с по-висока степен на вакуум.

Слънчева радиация и симулация

Слънцето излъчва огромна енергия във Вселената във всеки момент, дължината на вълната на слънчевата светлина покрива широка област от 10-14 метра (гама лъчи) до 104 метра (радиовълни). Видимата и инфрачервената светлина представляват повече от 90% от общата енергия на Слънцето.

По време на орбиталните полети космическите кораби и космическите костюми получават главно три части от радиационната енергия: енергията от слънчевата видима и инфрачервена светлина, енергията от слънчевото отражение на Земята и топлинната енергия от земната атмосфера. Тези енергии, абсорбирани от космическите кораби и извънкапсулните космически костюми, влияят върху температурата и разпределението им, а размерът на абсорбираната енергия зависи от формата на тяхната структура, свойствата на повърхностния материал и орбитата на полета. С дължина на вълната по-малка от 300 нанометра, радиационната енергия, въпреки че представлява само малка част от общата слънчева радиационна енергия, може да промени значително оптичните свойства на повърхността на материала. Ефектът на ултравиолетовото излъчване се проявява основно като фотохимичен ефект и квантово действие на светлината.

Изследванията за симулиране на слънчевата радиация могат да симулират слънчевите спектрални термични ефекти и слънчевите спектрални фотохимични ефекти на слънчевата радиационна среда върху космическите кораби и извънкапусните космически костюми. Ако се симулира само топлинен ефект, това се нарича симулация на външен топлинен поток. Има два метода за симулиране на външен топлинен поток в космоса, един от които е методът за симулиране на входящия поток, известен също като метод за симулиране на слънцето; Друга категория е симулацията на абсорбиране на топлинен поток, известна също като инфрачервена симулация. Общи форми и повърхностни материали сложни проби, препоръчително е да се използва слънчев метод на симулация; Правила за формата, повърхностният материал с форма на единична проба, може да се използва инфрачервен аналогов метод. Ако е необходимо да се симулират фотохимичните ефекти на ултравиолетова облъчване, може да се използва ултравиолетов симулатор.

Космическа студена черна среда и симулация

Температурата на еквивалента на студената черна среда в космоса е около 3 K и скоростта на усвояване на топлина е 1, което може да се разглежда като идеално черно тяло без топлинно излъчване и топлинно отражение. Когато няма слънчево излъчване, космическото пространство е напълно "студено" и "черно". В тази студена и тъмна среда цялата топлинна енергия, излъчвана от обекта, се абсорбира напълно и затова е известна и като топлотно потапяща среда. Студената черна среда има голямо влияние върху топлинните характеристики на космическите кораби и извънкапусните космически костюми, разработването на космически кораби и извънкапусни космически костюми трябва да извърши адекватен топлинен вакуум и топлинен баланс в симулирана студена черна среда, за да се провери дали техният топлинен дизайн и топлинни характеристики отговарят на изискванията.

За да се имитира студената черна среда в пространството, компоненти, изработени от алуминий, мед или неръждаема стомана, обикновено се използват за покриване на вътрешната им повърхност със специално изработена черна боя с висока степен на абсорбция и за навлизане на течен азот във вътрешността на компонента. В момента всички космически страни по света използват този тип топлинно потапяне с течен азот като източник на студено, за да симулират космическата студена черна среда, защото теоретичните изчисления на топлинния анализ и анализът на експерименталните данни показват, че топлинното потапяне с температура на течен азот от 77K и скорост на абсорбция над 0,9 за симулиране на космическата студена черна среда, грешката в симулирането е само около 1%, напълно в състояние да отговори на изискванията за сим Освен това, преследването на по-ниски температури е ненужно и значително увеличава техническите затруднения и инвестициите в аналогово оборудване.