Pengujian darat dan pelatihan tidak dapat dipisahkan dari teknologi simulasi dan peralatan simulasi. Untuk memahami teknologi simulasi dan peralatan simulasi, pertama-tama harus memahami lingkungan ruang angkasa berawak.

(1) Lingkungan vakum dan simulasi

Pada ketinggian orbit 500 km di pesawat ruang angkasa berawak, tingkat vakum ruang angkasa sekitar 10-6 Pa; Pada ketinggian orbit 1.000 km, vakum ruang sekitar 10-8 Pa.

Saat melakukan simulasi termal lingkungan pesawat ruang angkasa dan luar ruang angkasa (terutama uji vakum termal dan uji keseimbangan termal), masalah yang menjadi perhatian terutama adalah dampak lingkungan vakum pada karakteristik termal uji coba. Ketika tingkat vakum mencapai 10-2 Pa di atas, transmisi panas radiasi telah menjadi bentuk utama transmisi panas, efek konveksi dan transmisi panas konduktif telah diabaikan. Oleh karena itu, simulasi vakum peralatan simulasi ruang angkasa mencapai tingkat ukuran 10-3 Pa, telah dapat lebih nyata untuk mensimulasikan efek pertukaran panas lingkungan vakum orbit pesawat ruang angkasa terbang, tidak perlu mengejar vakum yang lebih tinggi. Hanya beberapa uji khusus, seperti gesekan kering vakum dan uji las dingin, yang membutuhkan peralatan uji vakum yang lebih tinggi.

Lingkungan dan Simulasi Radiasi Matahari

Matahari memancarkan energi besar ke ruang angkasa setiap saat, panjang gelombang sinar matahari mencakup daerah luas dari 10-14 meter (sinar gamma) hingga 104 meter (gelombang radio), panjang gelombang matahari yang berbeda, energi radiasi juga berbeda. Radiasi cahaya terlihat memiliki energi terbesar, dan radiasi cahaya terlihat dan inframerah menyumbang lebih dari 90% dari total energi radiasi matahari.

Dalam penerbangan orbit, pesawat ruang angkasa dan pakaian luar angkasa terutama menerima tiga bagian energi radiasi: energi dari cahaya matahari yang terlihat dan radiasi inframerah, energi dari bumi yang memantulkan radiasi matahari dan energi radiasi panas dari atmosfer bumi. Energi yang diserap oleh pesawat ruang angkasa dan pakaian luar angkasa mempengaruhi suhu dan distribusinya, dan ukuran energi yang diserap tergantung pada bentuk strukturnya, karakteristik bahan permukaan dan orbit terbang. Panjang gelombang UV kurang dari 300 nanometer, energi radiasi meskipun hanya menyumbang sebagian kecil dari total energi radiasi matahari, tetapi akan membuat perubahan besar dalam sifat optik permukaan bahan. Efek radiasi UV terutama dinyatakan sebagai efek fotokimia dan efek kuantum cahaya.

Uji simulasi radiasi matahari dapat mensimulasikan efek termal spektral matahari dan spektral fotokimia matahari yang dihasilkan oleh lingkungan radiasi matahari pada pesawat ruang angkasa dan pakaian luar angkasa. Jika hanya simulasi efek panas, ini disebut simulasi aliran panas luar angkasa. Ada dua metode untuk mensimulasikan aliran panas luar angkasa, salah satunya adalah metode simulasi aliran masuk, juga dikenal sebagai metode simulasi matahari; Kelas lain adalah metode simulasi aliran panas penyerapan, juga disebut metode simulasi inframerah. Bentuk umum dan bentuk permukaan bahan uji coba yang kompleks, disarankan untuk menggunakan metode simulasi matahari; Aturan bentuk, bentuk permukaan bahan uji coba tunggal, dapat menggunakan metode simulasi inframerah. Jika perlu untuk mensimulasikan efek fotokimia dari lingkungan radiasi UV, dapat menggunakan simulator radiasi UV.

Lingkungan gelap dingin dan simulasi ruang angkasa

Suhu yang setara dengan lingkungan gelap dingin di ruang angkasa sekitar 3K dan tingkat penyerapan panas 1 dapat dianggap sebagai benda hitam ideal tanpa radiasi panas dan refleksi panas. Ketika tidak ada sinar matahari, ruang angkasa adalah ruang yang benar-benar "dingin" dan "hitam". Dalam lingkungan hitam dan dingin ini, semua energi panas yang dikeluarkan oleh objek diserap sepenuhnya dan oleh karena itu juga dikenal sebagai lingkungan tenggelam panas. Lingkungan hitam dingin memiliki pengaruh besar pada kinerja termal pesawat ruang angkasa dan pakaian luar angkasa, pengembangan pesawat ruang angkasa dan pakaian luar angkasa, harus melakukan tes vakum termal dan keseimbangan termal yang memadai dalam lingkungan hitam dingin yang disimulasi untuk memverifikasi apakah desain termal dan kinerja termalnya memenuhi persyaratan.

Untuk mensimulasikan lingkungan hitam dingin ruang angkasa, komponen yang biasanya terbuat dari aluminium, tembaga, atau stainless steel dilapisi dengan cat hitam khusus dengan tingkat penyerapan tinggi pada permukaan dalamnya dan nitrogen cair masuk ke dalam komponen, perangkat ini disebut panas tenggelam. Saat ini, semua negara ruang angkasa di dunia menggunakan nitrogen cair sebagai sumber dingin untuk mensimulasikan lingkungan gelap dingin ruang angkasa, karena perhitungan teoritis analisis panas dan analisis data percobaan menunjukkan bahwa suhu nitrogen cair 77K dan tingkat penyerapan lebih dari 0,9 untuk mensimulasikan lingkungan gelap dingin ruang angkasa, kesalahan simulasi hanya sekitar 1%, sepenuhnya dapat memenuhi persyaratan percobaan simulasi lingkungan gelap dingin. Selain itu, mengejar suhu yang lebih rendah tidak diperlukan dan akan secara signifikan meningkatkan kesulitan teknis dan investasi dalam peralatan analog.