在地面無失重條件下模擬空間的高真空、冷黑（熱沉）和太陽強輻照環境的試驗設備，又稱太空艙。用以訓練太空人對空間環境的反應和工作能力，也可用以試驗航天器和各分系統的性能。
模擬器由艙體、真空抽氣系統、冷卻系統、太陽輻照系統、加熱系統、供氧系統、生物醫學和環境監測系統、應急複壓系統、總控制屏和資料處理系統以及有關配套設備組成。艙體包括主艙和過渡艙。主艙為試驗提供模擬環境條件。過渡艙與主艙相連，供人員進出主艙和救援之用。過渡艙內內地面的水平高度同主艙內人員最常活動處平面相齊或相近。主艙和過渡艙都有觀察窗。兩艙之間的氣密門（或公共艙壁）有氣壓平衡裝置，以防止過渡艙艙壓低於主艙壓力。
模擬器的主艙內可由真空抽氣裝置抽成13.3～1.33毫帕（10-4～10-5毫米汞柱）的真空。主艙內靠近艙壁的地方設有塗以高吸收系數黑色塗料的液氮板和氦板（深冷阱），使艙溫降到100K以下，來自被試對象的熱輻射基本全被其吸收。太陽模擬器在艙內形成一個以平行光對被試對象均勻投射的輻照空間。航天員可以坐在置入主艙內的航天器座艙裡或者航天員穿著防護服(航天服)、配帶個人生命保障系統直接暴露於主艙的模擬空間環境中。有些較小的模擬器主艙內的壓力為133帕（1毫米汞柱）或13.3～1.33帕（10-1～10-2毫米汞柱）。就氣壓因素生理影響而言，266帕（2毫米汞柱）壓力已與高真空無差別，所以都須給予充分防護。
在大高度下迅速減壓缺氧，人的有效清醒時間隻有十幾秒鐘。因此模擬器的工程設計、生物醫學指標和試驗程序都必須由工程和醫學部門密切配合考慮，以保證正常情況下人體試驗的安全性，並在緊急情況下能順利救援。
模擬器配置有相應的供氧設備、有線和無線通話器、聲光信號、閉路電視、自動報警和自動應急復壓裝置及消防設施。艙外設有專用實驗準備間和醫務保障室，供體檢、著裝、吸氧、脫氮等試驗前準備工作、醫務保障急救和實驗後觀察之用。模擬器試驗室有備用電源，以便突然斷電時保證人身和設備安全，還配有加壓艙，以備應急治療可能出現的減壓病。
在太空艙內進行人體試驗須隨時有醫務人員留在過渡艙內處於警戒狀態，如果主艙內出現緊急情況，則迅速進行應急復壓救援。應急復壓用幹燥氣體，避免氣體進入主艙後遇冷成霧結霜，影響視線和救援活動。自動應急復壓的最大速度約3466帕/秒(26毫米汞柱/秒)，以免傷害鼓膜、鼻竇，並用多孔管和消音措施控制進艙氣流動壓及聲響。