Ujian dan latihan di tanah tidak dapat dipisahkan daripada teknologi simulasi dan peralatan simulasi. Untuk memahami teknologi simulasi dan peralatan simulasi, terlebih dahulu perlu memahami persekitaran angkasa lepas manusia.

(1) Persekitaran vakum dan simulasi

Pada ketinggian orbit 500 km yang ditempatkan oleh kapal angkasa berawak, kadar vakum angkasa sekitar 10-6 Pa; Pada ketinggian orbit 1,000 km, vakum angkasa adalah kira-kira 10-8 Pa.

Apabila menjalankan ujian simulasi haba persekitaran angkasa angkasa dan luar angkasa (terutamanya ujian vakum haba dan ujian keseimbangan haba), kebimbangan terutamanya adalah kesan persekitaran vakum kepada ciri-ciri haba ujian. Apabila tahap vakum mencapai 10-2 Pa atau lebih, pemindahan haba radiasi telah menjadi bentuk pemindahan haba utama, dan kesan konveksi dan pemindahan haba konduktif telah dapat diabaikan. Oleh itu, tahap vakum simulasi peralatan simulasi angkasa mencapai 10-3 Pa skala, telah dapat lebih realistik untuk mensimulasikan kesan pertukaran haba persekitaran vakum orbit pesawat angkasa lepas, tidak perlu mengejar tahap vakum yang lebih tinggi. Hanya beberapa ujian khas seperti geseran kering vakum dan ujian kimpalan sejuk yang memerlukan peralatan ujian vakum yang lebih tinggi.

(2) Persekitaran sinaran matahari dan simulasi

Matahari memancarkan tenaga yang besar ke angkasa semesta setiap saat, panjang gelombang cahaya matahari meliputi kawasan yang luas dari 10-14 meter (sinar gamma) hingga 104 meter (gelombang radio), panjang gelombang cahaya matahari yang berbeza, tenaga radiasi juga berbeza. Tenaga radiasi cahaya yang kelihatan adalah terbesar, cahaya yang kelihatan dan cahaya inframerah menyumbang lebih daripada 90% daripada jumlah tenaga radiasi matahari.

Dalam penerbangan orbit, kapal angkasa lepas dan pakaian angkasa lepas menerima tiga bahagian utama tenaga radiasi: tenaga dari cahaya matahari yang kelihatan dan radiasi inframerah, tenaga dari bumi yang mencerminkan radiasi matahari dan tenaga radiasi haba dari atmosfera bumi. Tenaga ini diserap oleh kapal angkasa dan pakaian luar angkasa menjejaskan suhu dan pengedaran mereka, saiz tenaga diserap bergantung kepada bentuk strukturnya, ciri-ciri bahan permukaan dan orbit terbang. Panjang gelombang UV kurang daripada 300 nanometer, tenaga radiasi walaupun hanya menyumbang sebahagian kecil daripada jumlah tenaga radiasi matahari, tetapi akan membuat perubahan yang besar dalam sifat optik permukaan bahan. Kesan radiasi UV terutamanya dinyatakan sebagai kesan fotokimia dan kesan kuantum cahaya.

Ujian simulasi sinaran matahari boleh mensimulasikan kesan termal spektrum matahari dan kesan fotokimia spektrum matahari yang dihasilkan oleh persekitaran sinaran matahari pada kapal angkasa dan pakaian angkasa luar kabin. Jika hanya simulasi kesan haba, ia dipanggil simulasi aliran haba luar angkasa. Terdapat dua kaedah untuk simulasi aliran haba luar angkasa, satu adalah kaedah simulasi aliran masukan, juga dikenali sebagai kaedah simulasi matahari; Kategori lain ialah kaedah simulasi aliran panas penyerapan, juga dikenali sebagai kaedah simulasi inframerah. Bentuk umum dan bentuk bahan permukaan ujian yang rumit, ia disyorkan untuk menggunakan kaedah simulasi matahari; Peraturan bentuk, bentuk bahan permukaan ujian tunggal, boleh menggunakan kaedah simulasi inframerah. Jika kesan fotokimia persekitaran sinaran UV diperlukan, simulator sinaran UV boleh digunakan.

(3) Persekitaran hitam sejuk dan simulasi angkasa

Suhu yang setara dengan persekitaran hitam sejuk di alam semesta adalah kira-kira 3K dan kadar penyerapan haba adalah 1, yang boleh dilihat sebagai benda hitam yang ideal tanpa radiasi haba dan refleksi haba. Apabila tidak ada sinaran matahari, ruang angkasa adalah sepenuhnya "sejuk" dan "hitam". Dalam persekitaran hitam sejuk ini, semua tenaga haba yang dikeluarkan oleh objek diserap sepenuhnya dan oleh itu juga dikenali sebagai persekitaran panas. Persekitaran hitam sejuk mempunyai kesan yang besar kepada prestasi haba kapal angkasa dan pakaian angkasa luar kabin, pembangunan kapal angkasa dan pakaian angkasa luar kabin mesti menjalankan vakum haba yang mencukupi dan ujian keseimbangan haba dalam persekitaran hitam sejuk simulasi untuk mengesahkan sama ada reka bentuk haba dan prestasi haba memenuhi keperluan.

Untuk mensimulasikan persekitaran hitam sejuk ruang angkasa, komponen yang biasanya dibuat daripada bahan aluminium, tembaga atau keluli tahan karat dilapisi dengan cat hitam khas dengan kadar penyerapan yang tinggi dan nitrogen cecair diserahkan ke dalam komponen, peranti ini dipanggil panas tenggelam. Pada masa ini, semua negara angkasa lepas di dunia menggunakan nitrogen cecair sebagai sumber sejuk untuk mensimulasikan persekitaran hitam sejuk angkasa, kerana pengiraan teori analisis haba dan analisis data ujian menunjukkan bahawa suhu nitrogen cecair 77K dan kadar penyerapan lebih daripada 0.9 untuk mensimulasikan persekitaran hitam sejuk angkasa, kesilapan simulasi hanya kira-kira 1%, sepenuhnya dapat memenuhi keperluan ujian simulasi persekitaran hitam sejuk. Selain itu, mengejar suhu yang lebih rendah tidak diperlukan dan akan meningkatkan kesukaran teknikal dan pelaburan peralatan simulasi.