Testele la sol și instruirea nu pot fi separate de tehnologiile de simulare și echipamentele de simulare. Pentru a înțelege tehnologiile de simulare și echipamentele de simulare, trebuie mai întâi să cunoașteți mediul spațial cu om.

Mediul de vid și simularea

La o înălțime orbitală de 500 km, nivelul de vid spațial este de aproximativ 10-6 Pa; La o înălțime orbitală de 1.000 km, vacumul spațial este de aproximativ 10-8 Pa.

Atunci când se efectuează simularea termică a mediului spațial al navelor spațiale și a aparatelor spațiale extracapsule (în principal testul de vid termic și testul de echilibru termic), preocuparea este în principal influența mediului de vid asupra caracteristicilor termice ale testului. Când gradul de vid atinge 10-2 Pa sau mai mult, transferul de căldură cu radiații a devenit forma principală de transfer de căldură, efectul convecției și al transferului de căldură conductivă poate fi ignorat. Prin urmare, nivelul de vid simulat de echipamentul de simulare spațială a atins nivelul de dimensiune de 10-3 Pa și a fost capabil să simuleze mai realist efectul schimbului de căldură al mediului de vid orbital al navei spațiale, fără a trebui să urmărească un vid mai mare. Doar unele teste speciale, cum ar fi frecarea uscată în vid și testele de sudură la rece, necesită echipamente de testare cu un grad mai ridicat de vid.

Mediul de radiație solară și simularea

În fiecare moment, Soarele radiază o energie imensă în spațiul cosmic, lumina Soarelui acoperă o zonă largă de la 10-14 metri (razele gamma) la 104 metri (undele radio), lumina Soarelui de diferite lungimi de undă, de asemenea, radiația de energie variază. Lumina vizibilă este cea mai puternică, iar radiația vizibilă și infraroșie reprezintă peste 90% din totalul radiației solare.

În timpul zborurilor orbitale, navele spațiale și echipamentele spațiale extracapsule primesc în principal trei părți ale energiei radiaționale: energia provenită de la lumina vizibilă și radiațiile infraroșii ale Soarelui, energia reflectată de Pământ de radiațiile solare și energia termică provenită de la atmosfera Pământului. Această energie absorbită de navele spațiale și costumele spațiale extracapsule afectează temperatura și distribuția acestora, iar dimensiunea acesteia depinde de forma structurii, de proprietățile materialelor de suprafață și de orbita lor de zbor. Cu o lungime de undă mai mică de 300 nanometri, energia radiației, deși reprezintă doar o parte foarte mică a energiei totale a radiației solare, poate provoca o schimbare semnificativă a proprietăților optice ale suprafeței materialului. Efectele de radiații ultraviolete se manifestă în principal prin efecte fotochimice și efecte cuantice ale luminii.

Testele de simulare a radiațiilor solare pot simula efectele termice și fotochimice ale spectrului solar generate de mediul radiației solare asupra navelor spațiale și a costumelor spațiale extracapsule. Dacă doar efectele termice sunt simulate, se numește simularea fluxului de căldură extraspațial. Există două metode de simulare a fluxului de căldură extraspațială, o clasă este metoda de simulare a fluxului de intrare, cunoscută și sub numele de simulare solară; O altă categorie este metoda de simulare a fluxului de căldură absorbit, cunoscută și sub numele de simulare infraroșie. Experimente complexe cu forma generală și forma materialului de suprafață, se recomandă utilizarea metodei de simulare solară; Regulile de formă, materialul de suprafață forma unui singur test, poate fi folosită metoda de simulare în infraroșu. Dacă este necesară simularea efectelor fotochimice ale mediului de radiații ultraviolete, simulatorul de radiații ultraviolete poate fi realizat.

(3) Mediul rece și întunecat în spațiu și simularea

Temperatura echivalentă a mediului negru rece în spațiu este de aproximativ 3 K și rata de absorbție a căldurii este de 1, ceea ce poate fi considerat un corp negru ideal fără radiații și reflecții termice. Când nu există radiații solare, spațiul cosmic este complet "rece" și "negru". În acest mediu rece și întunecat, toată energia termică emisă de obiect este absorbită complet și, prin urmare, este numită și mediu de căldură. Mediul rece și negru are un impact mare asupra performanțelor termice ale navei spațiale și ale costumelor spațiale extracapsule, iar dezvoltarea navei spațiale și a costumelor spațiale extracapsule trebuie să efectueze un vid termic adecvat și un test de echilibru termic în mediul rece și negru simulat pentru a verifica dacă proiectarea termică și performanțele termice îndeplinesc cerințele.

Pentru a simula mediul negru rece spațial, componentele din aluminiu, cupru sau oțel inoxidabil sunt adesea folosite pentru a acoperi suprafața interioară cu vopsea neagră specială cu o absorbție ridicată și pentru a introduce azot lichid în interiorul componentei, un dispozitiv numit scufundare termică. În prezent, toate națiunile spațiale din lume folosesc acest tip de azot lichid ca sursă rece pentru a simula mediul rece și negru spațial, deoarece calculul teoretic al analizei termice și analiza datelor de testare arată că temperatura și rata de absorbție a azotului lichid 77K sunt mai mari de 0,9 pentru a simula mediul rece și negru spațial, eroarea de simulare este de doar aproximativ 1%, care poate îndeplini pe deplin cerințele de simulare a mediului rece și negru. În plus, căutarea temperaturilor mai scăzute nu este necesară și va crește considerabil dificultatea tehnică și investițiile în echipamente de simulare.