การทดสอบและการฝึกอบรมภาคพื้นดินไม่สามารถทำได้โดยไม่ต้องมีเทคโนโลยีการจำลองอุปกรณ์จำลอง เพื่อให้เข้าใจถึงเทคโนโลยีการจำลองและอุปกรณ์จําลอง ก่อนอื่นต้องรู้จักสภาพแวดล้อมการบินอวกาศบรรทุกคน

(1) สภาพแวดล้อมสูญญากาศและการจำลอง

ระดับความสูงของวงโคจร 500 กิโลเมตรที่ยานอวกาศบรรทุกคนอยู่นั้น ระดับสูญญากาศในอวกาศอยู่ที่ประมาณ 10-6 ปาสคาล สุญญากาศเชิงพื้นที่ประมาณ 10-8 ปาสคาล ที่ความสูงของราง 1,000 กิโลเมตร

เมื่อทําการทดสอบการจําลองความร้อนของสภาพแวดล้อมในอวกาศของยานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสาร (ส่วนใหญ่เป็นการทดสอบสูญญากาศความร้อนและการทดสอบสมดุลความร้อน) ความกังวลหลักคือผลกระทบของสภาพแวดล้อมสูญญากาศต่อลักษณะความร้อนของชิ้นงานทดสอบ เมื่อระดับสูญญากาศถึง 10-2 ปาสคาลสูงกว่าการถ่ายเทความร้อนด้วยรังสีได้กลายเป็นรูปแบบการถ่ายเทความร้อนหลักและผลของการพาความร้อนและการถ่ายเทความร้อนสามารถละเลยได้ ดังนั้นระดับสูญญากาศของการจําลองอุปกรณ์จําลองอวกาศถึงระดับ 10-3 ปาสคาลซึ่งสามารถจําลองผลการแลกเปลี่ยนความร้อนของสภาพแวดล้อมสูญญากาศของวงโคจรของยานอวกาศได้อย่างสมจริงมากขึ้นโดยไม่ต้องแสวงหาระดับสูญญากาศที่สูงขึ้น เฉพาะการทดสอบพิเศษบางอย่างเช่นแรงเสียดทานสูญญากาศแห้งและการทดสอบการเชื่อมเย็น ฯลฯ จำเป็นต้องจัดหาอุปกรณ์ทดสอบที่มีระดับสูญญากาศสูงขึ้น

(2) สภาพแวดล้อมและการจำลองการฉายรังสีของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์แผ่พลังงานมหาศาลสู่อวกาศในทุกช่วงเวลา ความยาวคลื่นของแสงอาทิตย์ครอบคลุมพื้นที่กว้างตั้งแต่ 10-14 เมตร (รังสีแกมมา) ถึง 104 เมตร (คลื่นวิทยุ) แสงดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นต่างกันพลังงานที่แผ่ออกมาก็แตกต่างกัน รังสีที่มองเห็นได้มีพลังงานมากที่สุดและพลังงานการแผ่รังสีของแสงที่มองเห็นได้และอินฟราเรดมีมากกว่า 90% ของพลังงานการแผ่รังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์

ในการบินโคจร ยานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสารได้รับพลังงานรังสีสามส่วนหลัก ได้แก่ พลังงานจากแสงที่มองเห็นได้และรังสีอินฟราเรดของดวงอาทิตย์ พลังงานที่โลกสะท้อนรังสีดวงอาทิตย์และพลังงานรังสีความร้อนจากบรรยากาศโลก พลังงานเหล่านี้ที่ดูดซับโดยยานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสารมีผลต่ออุณหภูมิและการกระจาย ขนาดของพลังงานที่ดูดซับขึ้นอยู่กับโครงสร้างลักษณะวัสดุพื้นผิวและวงโคจร รังสีอัลตราไวโอเลตที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 300 นาโนเมตรพลังงานรังสีแม้ว่าจะเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของพลังงานรังสีทั้งหมดของดวงอาทิตย์ แต่จะทำให้คุณสมบัติทางแสงของพื้นผิวของวัสดุเปลี่ยนไปมาก ผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลตส่วนใหญ่ปรากฏเป็นผล photochemical และผลกระทบควอนตัมแสง

การทดสอบการจำลองการแผ่รังสีแสงอาทิตย์สามารถจำลองผลกระทบความร้อนสเปกตรัมของดวงอาทิตย์และผลกระทบทางเคมีของสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ที่เกิดจากสภาพแวดล้อมการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ต่อยานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสาร หากจำลองผลกระทบทางความร้อนเท่านั้นจะเรียกว่าการจำลองการไหลของความร้อนนอกพื้นที่ มีสองวิธีในการจำลองการไหลของความร้อนนอกพื้นที่หนึ่งคือวิธีการจำลองไอพ่นหรือที่เรียกว่าวิธีการจำลองดวงอาทิตย์ อีกประเภทหนึ่งคือวิธีการจำลองการไหลของความร้อนดูดซับหรือที่เรียกว่าวิธีการจำลองอินฟราเรด รูปร่างทั่วไปและวัสดุพื้นผิวรูปร่างของชิ้นทดสอบที่ซับซ้อนควรใช้วิธีการจำลองดวงอาทิตย์ รูปร่างปกติวัสดุพื้นผิวรูปร่างของชิ้นทดสอบเดียวแล้วสามารถใช้วิธีการจำลองแบบอินฟราเรด หากจำเป็นต้องจำลองผลกระทบเชิงแสงของสภาพแวดล้อมการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตสามารถทำได้โดยใช้เครื่องจำลองการฉายรังสีอัลตราไวโอเลต

(3) สภาพแวดล้อมและการจำลองของพื้นที่สีดำเย็น

อุณหภูมิเทียบเท่าของสภาพแวดล้อมในอวกาศสีดำเย็นอยู่ที่ประมาณ 3K และการดูดซับความร้อนคือ 1 ถือได้ว่าเป็นร่างกายสีดำในอุดมคติโดยไม่มีรังสีความร้อนและการสะท้อนความร้อน เมื่อไม่มีการฉายรังสีจากดวงอาทิตย์ อวกาศจึงเป็นพื้นที่ที่ "เย็น" และ "ดํา" อย่างสมบูรณ์ ในสภาพแวดล้อมสีดำเย็นนี้ พลังงานความร้อนทั้งหมดที่ปล่อยออกมาจากวัตถุจะถูกดูดซับอย่างสมบูรณ์ ดังนั้นจึงเรียกว่าสภาพแวดล้อมที่จมความร้อน สภาพแวดล้อมสีดำเย็นมีผลกระทบอย่างมากต่อสมรรถนะทางความร้อนของยานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสาร การพัฒนายานอวกาศและชุดอวกาศนอกห้องโดยสารจะต้องดำเนินการทดสอบสูญญากาศความร้อนและความสมดุลความร้อนอย่างเพียงพอในสภาพแวดล้อมสีดำเย็นจำลองเพื่อตรวจสอบว่าการออกแบบความร้อนและสมรรถนะทางความร้อนเป็นไปตามข้อกำหนดหรือไม่

เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมสีดำเย็นของพื้นที่สมาชิกที่ทำจากอลูมิเนียมทองแดงหรือวัสดุสแตนเลสมักใช้พื้นผิวด้านในทาสีดำพิเศษที่มีอัตราการดูดซึมสูงและไนโตรเจนเหลวจะถูกป้อนเข้าไปในสมาชิกอุปกรณ์นี้เรียกว่าอ่างความร้อน ปัจจุบันประเทศในด้านอวกาศทั่วโลกใช้การตกตะกอนความร้อนด้วยไนโตรเจนเหลวเป็นแหล่งเย็นเพื่อจำลองสภาพแวดล้อมสีดำเย็นในอวกาศเนื่องจากการคำนวณทฤษฎีการวิเคราะห์ความร้อนและการวิเคราะห์ข้อมูลการทดสอบแสดงให้เห็นว่าการใช้อุณหภูมิไนโตรเจนเหลว 77K และอัตราการดูดซึมมากกว่า 0.9 เพื่อจำลองสภาพแวดล้อมสีดำเย็นในอวกาศข้อผิดพลาดในการจำลองเพียงประมาณ 1% สามารถตอบสนองความต้องการของการทดสอบการจำลองสภาพแวดล้อมสีดำเย็น นอกจากนี้ การแสวงหาอุณหภูมิที่ต่ํากว่านั้นไม่จําเป็น และจะเพิ่มความยากลําบากทางเทคนิคและการลงทุนในอุปกรณ์จําลองอย่างมาก