Testen en training op de grond zijn onafhankelijk van simulatietechnologie en simulatieapparatuur. Om de simulatietechnologie en simulatieapparatuur te begrijpen, moet u eerst de bemande ruimteomgeving begrijpen.

(1) Vacuümomgeving en simulatie

Op een baanhoogte van 500 km is het ruimtevacuüm ongeveer 10-6 Pa; Op een baanhoogte van 1.000 km is het ruimtelijk vacuüm ongeveer 10-8 Pa.

Bij het uitvoeren van thermische simulatieproeven van ruimtevaartuigen en buitenruimtevaartuigen in de ruimteomgeving (voornamelijk thermische vacuümproeven en thermische evenwichtsproeven), is de zorg voornamelijk gericht op het effect van de vacuümomgeving op de thermische eigenschappen van de proef. Wanneer het vacuüm hoger dan 10-2 Pa bereikt, is stralingswarmteoverdracht de belangrijkste vorm van warmteoverdracht geworden, en het effect van convectie en geleidende warmteoverdracht kan worden verwaarloosd. Daarom is het vacuüm van de simulatie van ruimtesimulatie-apparatuur 10-3 Pa bereikt, en is het in staat om het warmtewisselingseffect van de vacuümomgeving van de ruimtevaartuig die in een baan vliegt, realistischer te simuleren zonder een hoger vacuüm na te streven. Alleen sommige speciale tests, zoals vacuümdroge wrijving en koude lastests, vereisen testapparatuur met een hoger vacuümniveau.

Zonnestraling en simulatie

De zon straalt op elk moment een enorme hoeveelheid energie naar de ruimte, het zonlicht dekt een breed gebied van 10-14 meter (gammastralen) tot 104 meter (radiogolven), zonlicht van verschillende golflengten, de energie van de straling is ook verschillend. De straling van zichtbaar en infrarood licht vertegenwoordigt meer dan 90% van de totale straling van de zon.

Tijdens de baanvlucht ontvangen ruimtevaartuigen en buitenruimtesuites voornamelijk drie delen van stralingsenergie: energie uit zichtbaar en infrarood licht van de zon, energie uit de reflectie van de zonnestraling door de aarde en energie uit de warmte van de aardse atmosfeer. Deze energie die wordt geabsorbeerd door ruimtevaartuigen en buitenruimtekleding beïnvloedt hun temperatuur en verdeling, en de omvang van de geabsorbeerde energie hangt af van hun structurele vorm, oppervlaktemateriaaleigenschappen en baan. UV-straling met een golflengte van minder dan 300 nanometer, hoewel stralingsenergie slechts een klein deel van de totale stralingsenergie van de zon vertegenwoordigt, kan de optische eigenschappen van het oppervlak van het materiaal sterk veranderen. Het effect van ultraviolette straling manifesteert zich voornamelijk als fotochemische effecten en lichtkwantumeffecten.

Zonnestralingssimulatieproeven kunnen de zonne-spectrale thermische en zonne-spectrale fotochemische effecten van de zonnestralingsomgeving op ruimtevaartuigen en buitenruimtesuits simuleren. Als alleen het warmteeffect wordt gesimuleerd, wordt dit de simulatie van de buitenruimtelijke warmtstroom genoemd. Er zijn twee methoden om buitenruimtelijke warmtestromen te simuleren, de eerste is de inbraakstroom-simulatie, ook wel de zonnesimulatie genoemd; Een andere categorie is de absorptie warmte stroom simulatie, ook wel infrarood simulatie. Algemene vorm en oppervlakte materiaal vorm complexe proeven, het is raadzaam om de zonne-simulatie methode; De vorm regel, het oppervlak materiaal vorm van een enkel proefstuk, kan de infrarood simulatie methode worden gebruikt. Als het nodig is om de fotochemische effecten van de ultraviolette stralingsomgeving te simuleren, kan een ultraviolette stralingssimulator worden gebruikt.

(3) Koude en zwarte ruimteomgeving en simulatie

De equivalente temperatuur van de koude zwarte omgeving in de ruimte is ongeveer 3K en de warmteabsorptie is 1, wat kan worden beschouwd als een ideaal zwart lichaam zonder thermische straling en thermische reflectie. Wanneer er geen zonnestraling is, is de kosmische ruimte een volledig "koude" en "zwarte" ruimte. In deze koude zwarte omgeving wordt alle warmte die wordt uitgezonden door een object volledig geabsorbeerd en wordt daarom ook een warmtezinkingsomgeving genoemd. De koude zwarte omgeving heeft een grote invloed op de thermische eigenschappen van ruimtevaartuigen en buiten de ruimtepak, de ontwikkeling van ruimtevaartuigen en buiten de ruimtepak, moet voldoende thermisch vacuüm en thermische balans testen in de gesimuleerde koude zwarte omgeving, om te controleren of hun thermisch ontwerp en thermische eigenschappen voldoen aan de eisen.

Om een ​​koude zwarte omgeving in de ruimte te simuleren, worden componenten gemaakt van aluminium, koper of roestvrij staal meestal gebruikt om hun binnenoppervlakken met een speciale zwarte verf met een hoge absorptie te coaten en vloeibare stikstof in het onderdeel te brengen, een apparaat dat heetzonking wordt genoemd. Op dit moment, alle ruimtevaartlanden in de wereld gebruiken deze vloeibare stikstof als koude bron van warmtezinking om de koude zwarte omgeving in de ruimte te simuleren, omdat de theoretische berekening van de thermische analyse en de analyse van de testgegevens aantonen dat de temperatuur van 77K vloeibare stikstof en de absorptie van meer dan 0,9 warmtezinking gebruiken om de koude zwarte omgeving in de ruimte te simuleren, de simulatiefout is slechts ongeveer 1%, volledig in staat om te voldoen aan de vereisten van de simulatie van de koude zwarte omgeving. Bovendien is het streven naar lagere temperaturen onnodig en zal de technische moeilijkheid en investeringen in analoge apparatuur aanzienlijk verhogen.