航天器所处的环境真空度为13.3～13.3×10^-10毫帕（10^-4～10^-14毫米汞柱）。依据传热学的理论，13.3毫帕的真空度已能满足航天器热物理性状效应模拟的需要。为了节约试验费用，热真空试验采用的真空度通常定为优于13.3毫帕。为了考核和研究某些活动部件、伸展机构的干摩擦、冷焊性能和研究材料在真空条件下的升华、重量损失、老化等效应，需要在更高的真空度和其他空间环境因素的组合下进行试验。这时可在中小型空间模拟器中获得 13.3×10^-1～13.3×10^-10毫帕（10^-5～10^-14毫米汞柱）的真空度。

宇宙空间的能量密度约为5×10^-6瓦/米²，相当于温度约为3K的黑体发出的能量。航天器在此条件下辐射出的能量将完全被吸收，因此被称为冷黑环境。在地面模拟这种热沉效应时，通常采用液态氮来使热沉的温度达到低于100K的温度。同时在热沉面向试验件的表面喷涂吸收率达到0.95、半球向发射率达到0.9的黑漆，模拟空间的冷黑环境。当模拟室与航天器特征尺寸比大于2∶1时，热模拟误差小于1％，这样的误差可以通过理论计算加以修正。

太阳电磁辐射相当于一个6000K的黑体辐射，是航天器的主要外热源。环地航天器在轨道上还受到地球反照和地球红外辐射。太阳模拟器通常采用碳弧灯或高压短弧氙灯作光源，配以离轴式、同轴式或发散式光学系统来造成一定的辐照强度、光谱、均匀性和准直角，以模拟太阳光的强度和能谱分布。由于太阳模拟器的制造和试验耗费甚巨，对于大多数形状不太复杂的航天器多采用热通量模拟的方法来代替太阳模拟。所用的加热器有红外加热器、石英灯阵、笼式电阻片、贴片式电阻加热器、电热管及其组合等形式。这种方法的缺点是不能模拟太阳光的能谱和准直度。对于形状复杂的航天器和太阳电池翼、太阳敏感器、大型天线结构等特殊部件，仍然需要用太阳模拟器进行辐照试验。