Наземні випробування та навчання не можуть бути відокремлені від моделювальної технології, моделювального обладнання. Щоб зрозуміти аналогові технології та аналогове обладнання, перш за все необхідно зрозуміти пілотоване космічне середовище.

1) Вакуумне середовище та моделювання

На орбітальній висоті 500 км на пілотованому космічному апараті рівень космічного вакууму становить близько 10-6 Па; На орбітальній висоті 1000 км космічний вакуум становить близько 10-8 Па.

Під час проведення випробувань термічного моделювання космічного середовища на космічних кораблях та позакапсульних космічних апаратах (в основному випробування тепловакууму та випробування теплової рівноваги), питання, яке викликає занепокоєння, в основному стосується впливу вакуумного середовища на теплові властивості випробування. Коли рівень вакууму досягає вище 10-2 Па, радіаційна передача тепла стала основною формою передачі тепла, ефект конвекції та провідної передачі тепла вже може бути ігнорований. Таким чином, рівень вакууму космічного моделювального обладнання досягає 10-3 Па, і вже може більш реалістично імітувати ефект теплообміну космічним кораблем на орбіті вакуумного середовища, не потрібно прагнути до більш високого рівня вакууму. Тільки деякі спеціальні випробування, такі як випробування сухого вакуумного теріння та холодного зварювання, потребують більш високого рівня вакуумного випробувального обладнання.

2) Сонячне випромінювання та моделювання

Сонце випромінює величезну енергію в космос кожного разу, сонячне світло покриває широку область від 10-14 метрів (гамма-промені) до 104 метрів (радіохвилі), сонячне світло різних довжин хвиль, енергія випромінювання також різна. Видиме світло має найбільшу енергію, видне та інфрачервоне світло становить понад 90% від загальної енергії сонячного випромінювання.

Під час орбітальних польотів космічні апарати та космічні костюми отримують в основному три частини енергії випромінювання: енергію від видимого та інфрачервоного сонячного випромінювання, енергію від відображення сонячного випромінювання Землею та енергію теплового випромінювання з атмосфери Землі. Ця енергія, яка поглинається космічним кораблем і космічним костюмом, впливає на його температуру і розподіл, а розмір поглинаної енергії залежить від його структурної форми, властивостей поверхневого матеріалу та орбіти. Довжина хвилі менше 300 нанометрів, і енергія випромінювання, хоча і складає лише невелику частину загальної сонячної енергії випромінювання, може значно змінити оптичні властивості поверхні матеріалу. Ефект ультрафіолетового випромінювання в основному проявляється як фотохімічний ефект і квантовий ефект світла.

Моделювання сонячного випромінювання дозволяє моделювати сонячний спектральний тепловий ефект та сонячний спектральний фотохімічний ефект середовища сонячного випромінювання на космічні кораблі та позакапсульні космічні костюми. Якщо моделювати тільки тепловий ефект, це називається моделюванням зовнікосмічних теплових потоків. Існують два методи моделювання космічних теплових потоків, один з яких є методом моделювання вхідного струму, також відомий як метод моделювання сонця; Іншим типом є метод імітації поглинання теплового потоку, також відомий як інфрачервоний метод імітації. Загальна форма і складна форма поверхні матеріалу випробування, бажано використовувати метод сонячного моделювання; Правила форми, поверхневий матеріал форми єдиного випробування, можна використовувати інфрачервоний аналогічний метод. Якщо необхідно моделювати фотохімічні ефекти ультрафіолетового випромінювання середовища, можна використати ультрафіолетовий симулятор випромінювання.

Космічне холодне та чорне середовище та моделювання

Температура еквіваленту холодного чорного середовища в космосі становить близько 3 К, а коефіцієнт поглинання тепла - 1, що може бути розглядено як ідеальне чорне тіло без теплового випромінювання та теплового відбивання. При відсутності сонячного випромінювання космічний простір є повністю «холодним» і «чорним». У цьому холодно-чорному середовищі вся теплова енергія, що випускається об'єктом, повністю поглинається, тому його також називають теплово-затопленим середовищем. Холодне чорне середовище має великий вплив на теплові властивості космічних кораблів та позакапсульних космічних костюмів, розробка космічних кораблів та позакапсульних космічних костюмів повинна проводити адекватні випробування теплового вакууму та теплового балансу в модельованому холодному чорному середовищі, щоб перевірити, чи відповідають їх теплова конструкція та теплові властивості вим

Для імітації космічного холодного чорного середовища, як правило, компоненти з алюмінію, міді або нержавіючої сталі використовуються для покриття їх внутрішньої поверхні спеціальною чорною фарбою з високим рівнем поглинання та доставки рідкого азоту всередині компоненту, пристрій, який називається тепловим потопленням. В даний час всі космічні країни світу використовують цей рідкий азот як джерело холоду для моделювання космічного холодного чорного середовища, оскільки теоретичні розрахунки теплового аналізу та аналіз експериментальних даних показують, що температура рідкого азоту 77K та коефіцієнт поглинання теплового затоплення вище 0,9 для моделювання космічного холодного чорного середовища, помилка моделювання становить лише близько 1%, повністю в змозі задовольнити вимоги моделювання хол Крім того, прагнення до більш низьких температур не є необхідним і значно збільшить технічну складність та інвестиції в аналогове обладнання.