地上試験と訓練にはシミュレーション技術、シミュレーション設備が欠かせない。シミュレーション技術とシミュレーション装置を理解するには、まず有人宇宙環境を認識しなければならない。

（1）真空環境及びシミュレーション

有人宇宙船が位置する500キロ軌道の高さでは、空間真空度は10-6パスカル程度、1,000 kmの軌道高さでは、空間真空度は10 ~ 8パスカル程度である。

宇宙機と船外宇宙服空間の環境熱シミュレーション試験（主に熱真空試験と熱平衡試験）を行う際、注目される問題は主に真空環境が試験片の熱特性に与える影響である。真空度が10−2 Pa以上になると、放射伝熱は主要な伝熱形式となり、対流と伝導伝熱の効果は無視できるようになった。そのため、空間シミュレーション装置のシミュレーションの真空度は10-3 pa数段に達し、宇宙機の飛行軌道の真空環境の熱交換効果をよりリアルにシミュレーションすることができ、より高い真空度を追求する必要はない。真空乾燥摩擦や冷間溶接試験などの特殊な試験だけが、より高い真空度の試験設備を提供する必要があります。

（2）太陽照射環境及びシミュレーション

太陽は刻々と巨大なエネルギーを宇宙空間に放射しており、太陽光の波長は10-14メートル（γ線）から104メートル（電波）までの広い領域を覆っており、波長の異なる太陽光では放射のエネルギーも異なる。可視光放射のエネルギーは最大で、可視光と赤外光の放射エネルギーは太陽の全放射エネルギーの90%以上を占めている。

軌道飛行において、宇宙機と船外宇宙服は主に3つの部分の放射エネルギーを受け入れている：太陽の可視光と赤外線放射からのエネルギー、地球が太陽放射を反射するエネルギーと地球大気の熱放射エネルギー。宇宙機と船外宇宙服が吸収するこれらのエネルギーはその温度と分布に影響し、吸収エネルギーの大きさはその構造外形、表面材料特性、飛行軌道に依存する。波長が300ナノメートル未満の紫外線は、放射エネルギーが太陽の全放射エネルギーのごく一部を占めているが、材料表面の光学性能を大きく変化させる。紫外線放射効果は主に光化学効果と光量子作用として現れる。

太陽放射シミュレーションは、宇宙飛行機と船外宇宙服に対する太陽放射環境による太陽スペクトル熱効果と太陽スペクトル光化学効果をシミュレーションすることができる。熱効果のみをシミュレーションする場合は、空間外熱流シミュレーションと呼ばれます。空間外熱流をシミュレートするには2つの方法があり、1つは入射流シミュレーション法であり、太陽シミュレーション法とも呼ばれる、もう1つは吸収熱流シミュレーション法であり、赤外シミュレーション法とも呼ばれる。一般的な外形と表面材料の形状が複雑な試料は、太陽シミュレーション法を採用することが望ましい、外形規則、表面材料形状が単一の試験片であれば、赤外線シミュレーション法を採用することができる。紫外線照射環境の光化学効果をシミュレートする必要がある場合は、紫外線照射シミュレータを利用して行うことができます。

（3）空間冷黒環境及びシミュレーション

宇宙空間のコールドブラック環境の等価温度は約3 K、熱吸収率は1であり、熱放射と熱反射のない理想的な黒体と見ることができる。太陽の照射がない場合、宇宙空間は完全に「寒い」と「黒い」空間である。このコールドブラック環境では、物体が発するすべての熱エネルギーが完全に吸収されるため、ヒートシンク環境とも呼ばれる。コールドブラック環境は宇宙機と船外宇宙服の熱性能に極めて大きな影響を与え、宇宙機と船外宇宙服を開発するには、シミュレーションされたコールドブラック環境の中で十分な熱真空と熱平衡試験を行い、その熱設計と熱性能が要求を満たすかどうかを検証しなければならない。

空間的に冷たい黒環境をシミュレートするために、通常はアルミニウム、銅、またはステンレス鋼材料で作られた部材を使用し、その内面を高吸収率の特製黒漆でコーティングし、液体窒素を部材内部に通す装置をヒートシンクと呼ぶ。現在、世界の宇宙諸国はこのような液体窒素を冷源とする熱沈殿を用いて空間冷黒環境をシミュレーションしている。熱分析理論計算と試験データ分析によると、77 K液体窒素温度と吸収率が0.9以上の熱沈殿を用いて空間冷黒環境をシミュレーションし、シミュレーション誤差は1%程度であり、冷黒環境シミュレーションの要求を完全に満たすことができる。また、より低い温度を追求する必要はありません。また、技術的な難易度やシミュレーション設備への投資が大幅に増加します。