Testes em solo e treinamento são inseparáveis ​​da tecnologia de simulação e equipamentos de simulação. Para entender a tecnologia de simulação e os equipamentos de simulação, primeiro é necessário conhecer o ambiente espacial tripulado.

Ambiente de vácuo e simulação

A uma altitude de órbita de 500 km da nave espacial tripulada, o vácuo espacial é de cerca de 10-6 Pa; A uma altitude orbital de 1.000 km, o vácuo espacial é de cerca de 10-8 Pa.

Na realização de ensaios de simulação térmica do ambiente espacial de naves espaciais e equipamentos espaciais extracápsulas (principalmente ensaios de vácuo térmico e ensaios de equilíbrio térmico), a preocupação é principalmente o efeito do ambiente de vácuo nas propriedades térmicas do ensaio. Quando o vácuo atinge mais de 10-2 Pa, a transmissão de calor por radiação tornou-se a principal forma de transferência de calor, e o efeito da convexão e da transmissão de calor condutora já pode ser ignorado. Portanto, o vácuo simulado pelo equipamento de simulação espacial atingiu a escala de 10-3 Pa, e foi capaz de simular mais realisticamente o efeito de troca de calor do ambiente de vácuo da órbita de voo da nave espacial, sem ter que buscar um vácuo mais alto. Apenas alguns testes especiais, como os testes de fricção seca a vácuo e soldadura a frio, requerem equipamentos de teste com níveis mais elevados de vácuo.

Ambiente de radiação solar e simulação

O Sol está a irradiar energia enorme para o espaço cósmico a cada momento, o comprimento de onda da luz solar cobre uma ampla área de 10-14 metros (raios gamma) a 104 metros (ondas de rádio), com diferentes comprimentos de onda da luz solar, a energia da radiação também é diferente. A radiação visível é a maior energia, com a radiação visível e infravermelha representando mais de 90% da energia total da radiação solar.

Durante o voo em órbita, a nave espacial e o traje espacial extraterrestre recebem principalmente três partes da energia radiacional: a energia da luz solar visível e da radiação infravermelha, a energia da Terra refletindo a radiação solar e a energia da radiação térmica da atmosfera da Terra. Essas energias absorvidas pelas naves espaciais e trajes espaciais extracápsulas afetam a sua temperatura e distribuição, e o tamanho da energia absorvida depende da forma estrutural, das propriedades do material da superfície e da órbita de voo. Com comprimentos de onda menores que 300 nanômetros, a energia da radiação, embora represente apenas uma pequena parte da energia total da radiação solar, pode fazer grandes mudanças nas propriedades ópticas da superfície do material. O efeito da radiação ultravioleta se manifesta principalmente como efeito fotoquímico e efeito quântico da luz.

Os testes de simulação de radiação solar podem simular os efeitos térmicos do espectro solar e fotoquímicos do espectro solar produzidos pelo ambiente de radiação solar em naves espaciais e trajes espaciais extracapsular. Se apenas o efeito térmico é simulado, é chamado de simulação de fluxo de calor extraespacial. Existem dois métodos para simular o fluxo de calor extraespacial, uma classe é o método de simulação de fluxo de entrada, também conhecido como o método de simulação solar; Outra categoria é a simulação de fluxo de calor de absorção, também conhecida como simulação de infravermelho. A forma geral e a forma do material de superfície do ensaio complexo, é aconselhável usar o método de simulação solar; Regras de forma, o material de superfície forma um único ensaio, pode ser usado o método de simulação infravermelho. Se for necessário simular os efeitos fotoquímicos do ambiente de radiação ultravioleta, o simulador de radiação ultravioleta pode ser usado.

Ambiente frio e escuro espacial e simulação

A temperatura equivalente ao ambiente frio e escuro do espaço é de cerca de 3 K e a taxa de absorção de calor é de 1, o que pode ser visto como um corpo negro ideal sem radiação térmica e reflexão térmica. Quando não há radiação solar, o espaço cósmico é totalmente "frio" e "negro". Neste ambiente frio e escuro, toda a energia térmica emitida pelo objeto é totalmente absorvida e, portanto, também é conhecida como ambiente de afundamento térmico. O ambiente frio e preto tem um grande impacto nas propriedades térmicas das naves espaciais e trajes espaciais extracápsulas, o desenvolvimento de naves espaciais e trajes espaciais extracápsulas deve realizar um vácuo térmico suficiente e testes de equilíbrio térmico no ambiente frio e preto simulado para verificar se o seu projeto térmico e as propriedades térmicas atendem aos requisitos.

Para simular ambientes frios e negros no espaço, componentes geralmente feitos de alumínio, cobre ou aço inoxidável são revestidos com tinta preta especial com alta absorção na superfície interna e nitrogênio líquido é introduzido no interior do componente, um dispositivo chamado de afundamento térmico. Atualmente, todos os países espaciais do mundo usam este tipo de afundamento térmico de nitrogênio líquido como fonte fria para simular o ambiente frio e escuro do espaço, porque o cálculo teórico da análise térmica e a análise de dados de teste mostram que a temperatura do nitrogênio líquido 77K e a taxa de absorção de mais de 0,9 para simular o ambiente frio e escuro do espaço, o erro de simulação é de apenas cerca de 1%, totalmente capaz de atender aos requisitos do teste de simulação do ambiente frio e escuro. Além disso, a busca de temperaturas mais baixas é desnecessária e aumentará significativamente a dificuldade técnica e o investimento em equipamentos de simulação.