虚拟现实就是利用计算机生成一种模拟环境，如飞船驾舱、操作现场等，通过多种传感设备使用户“投入”到该环境中，实现用户与该环境直接进行自然交互的技术。这里所谓的模拟环境，就是用计算机生成具有表面色彩的立体图形，立体图形可以是某一特定现实世界的真实体现，也可以是纯粹构想的世界。传感设备包括立体头盔、数据手套、数据衣等穿戴于用户身上的装置和设置于现实环境中的传感装置（不直接戴在身上）。自然交互是指用日常使用的方式对环境内的物体进行操作并得到实时立体反馈，如用手拿东西、行走等。虚拟现实模拟训练是计算机辅助训练的典型应用。

　　（1）航天环境虚拟模拟

　　太空环境是非常复杂的，航天员执行太空任务，必须要对太空环境有所了解。航天员需要了解的太空环境包括星空、太空辐射等。建立虚拟星空场景，按照飞船飞行轨迹遍历航天员从航天器中可以感知的太空景象，可以帮助航天员了解飞行轨迹。尤其在飞船自动控制发生故障的情况下，航天员可以根据星空方位操纵飞船，以达到自救目的。

　　（2）航天器环境虚拟模拟

　　航天员执行飞行任务前，必须要对驾驶的航天器环境非常了解，就如同我们了解自己驾驶的汽车一样。真实航天器在发射之前，航天员仅能在模拟器上熟悉航天器的飞行环境，这种熟悉训练的代价往往比较大。建立虚拟的航天器环境，可以在计算机上熟悉航天器的环境。虚拟环境还可以进行交互操作，就如同玩《极品赛车》游戏一样，航天员可以在单机上进行航天器环境训练和操作，这极大地降低了训练成本。

　　虚拟模拟训练通常可以采用两种方法，一种是桌面模式，一种是头盔眼镜遍历模式。桌面模式是在普通的显示界面上遍历航天环境，受训者可以用鼠标或者键盘操作漫游场景，或者对场景中的部组件进行操作，界面可以在普通的微机显示屏显示，可以是多个显示屏的组合，也可以是投影模式。头盔眼镜模式是受训者带上头盔眼镜，根据航天员自身的运动自动建立场景。这种模式代价比较高，但互动性比较强，往往可以模拟出逼真的操作遍历场景。头盔眼镜遍历模式是虚拟现实发展的一个重要的方向。

　　（3）单项训练虚拟模拟

　　航天员执行任务前，需要训练的单项设备很多，比如单项科学实验设备操作、航天器仪表操作。按照常规做法，单项训练大都采用真实的训练件，但这样会导致训练费用增加。同样，利用虚拟现实技术构建单项设备模拟训练单机产品，可以拓宽训练方法，降低训练费用。

　　目前比较常见的是建立虚拟航天器仪表，其中仪表监视与操作是航天员训练的重点。利用仪表组件技术构建真实航天器仪表，利用仿真模型驱动仪表，航天员可以利用虚拟手对仪表进行操作，也可以用鼠标或者键盘操作，以此达到训练的目的。

　　（4）协同操作虚拟模拟

　　开发虚拟协同程序训练系统，用于航天员舱外活动训练和舱内操作训练，对舱外活动和舱内操作多种方案进行虚拟仿真，训练航天员掌握单人操作技能以及多名航天员协同程序操作技能，可以为载人航天更复杂的航天员训练提供虚拟现实训练手段。虚拟协同训练系统采用分布式结构，既能完成单个航天员的操作技能训练，又能完成多名航天员协同操作技能训练。协同操作虚拟模拟项目的研究重点是虚拟人体运动建模技术、三维虚拟物体建模技术、基于虚拟现实的人机交互技术和分布式仿真技术。目前，国际上已经有多种协同操作虚拟模拟训练设备用于航天员的地面训练。