随着近年来人类科学技术的进步和探索领域的扩大，国内外已经有越来越多的空间科学发展项目，外层空间已经成为了各国科学活动和探测任务的重要场所。发展空间可视化技术对于人类更好的了解和研究空间环境，开展太空探测活动，预研军事化技术有着不可忽视的意义。然而空间环境又具有特殊性和复杂性，人类至今仍难以全面的理解和掌控外层空间复杂环境。因此，基于计算机虚拟现实技术的外层空间仿真就变得尤为重要。本文的目标在于研究和实现一种能够获得高实时性和高真实感的外层空间及人造天体的仿真方法，并提供较为直观的演示效果。为了实现本课题的目标，首先对基于虚拟现实技术的外层空间环境和人造天体的仿真系统的发展进行了解，然后分析了利用计算机图形学理论和开源引擎OGRE来实现建立实时的逼真太空环境和人造天体的有效方法，研究了LOD层次思想和应用到的一系列关键技术，最后提出了仿真过程和实时交互的实现方法。本文的主要工作如下：（1）在图形学理论的基础上，采用OGRE开源引擎建立起一套可视化框架；（2）结合图形学视景仿真的关键技术对外层空间场景进行仿真，尽力满足范围大且复杂性高的外层空间环境可视化仿真的需求；（3）利用合理的数据管理方式提高程序运行效率，以进一步达到渲染的实时性；（4）利用视点控制和帧监听技术，达到用户在场景中实时地高自由度地漫游和交互的目的。对外层空间场景进行仿真采用了若干关键技术，主要包括：LOD层次模型简化技术，skybox技术，纹理映射，地球形状建模，大气效果模拟，人造天体的运行和控制仿真技术以及基于billboard技术的人造航天器尾部喷焰和爆炸效果的可视化仿真技术等。本文的研究工作拟达到为外层空间环境和人造天体仿真技术提供多种技术支撑的目的，希望能在前人成果的基础上有所创新并建立一种可行的方案。