被动热控技术构成了航天器热管理的核心，鉴于所有航天器都必须采用一种或多种此类技术。该技术主要依赖于航天器的合理布局，精心挑选热控组件，并妥善安排航天器内外的热交换流程，确保其结构和仪器在极端温度条件下仍能保持在安全的温度界限内。被动热控技术的优势在于其技术的简便性、运行的可靠性（无移动部件）以及长久的使用寿命。特别是其高可靠性，对于航天器的应用来说至关重要。常见的被动热控技术包括热控涂层、多层绝热系统、相变材料装置、热管技术以及界面导热（或隔热）技术等。接下来，我们将重点介绍前三种技术。1.热控涂层
热控涂层是一种专门设计用于调整固体表面热辐射特性的材料，其目的是实现对物体温度的有效控制。在太空飞行中，航天器处于真空环境，必须将内部产生的热量以及吸收的外部热流通过辐射散热的方式排出，以维持航天器在一个适宜的温度区间内。这一过程的效率主要取决于涂覆在航天器外表面的热控涂层的热辐射特性。因此，热控涂层的设计质量直接关系到航天器整体温度水平的控制。图1展示了在太空无遮挡条件下，卫星表面能量平衡的示意图。![]()
图1 卫星表面辐射能平衡关系（无遮挡情况）
2.多层隔热组件
多层隔热材料因其在真空环境下的卓越隔热性能，已成为航天器被动热控制的关键技术之一。实际上，几乎所有的航天器都会采用多层隔热材料来管理热能。在航天器中应用多层隔热材料通常有两个主要目的：首先，尽量减少星载仪器和设备的热量散失；其次，隔绝来自外部环境的热流、火箭排气羽流以及其他热源的热辐射。多层隔热材料展现了非凡的隔热效果，其理论上的当量导热系数可低至10-5 W/(m·K)，远超其他无论是抽真空还是未抽真空的隔热材料，其性能优势在数量级上更为显著，如图2所示。因此，有时人们也将其誉为超级隔热材料。除此之外，这种材料具有轻质、不挥发、无尘埃的特点，并且安装相对便捷，因此被广泛应用于各种航天器的隔热部位。![]()
图2 多层隔热材料与其他隔热材料隔热性能比较
3.相变材料热控
众所周知，自然界物质在一定条件下会发生相变，而相变时伴随着能量的释放和吸收，且其温度基本保持不变。利用物质的这种特性，实现航天器温度控制，称为相变材料热控或相变材料热控装置(简称相变材料装置)。目前研究得最多并已得到实际应用的相变材料是固—液型(也称熔化—凝固型)相变材料。相变材料热控的工作原理是，将相变材料放置在被控设备与外部环境之间，如图3所示，当相变材料与被控设备(发热部件)的界面温度升高到相变材料的熔点时，相变材料熔化并吸收与熔化潜热相当的热量，使界面温度保持在熔点温度附近；当界面温度由于内部或外部原因而下降时，相变材料凝固并放出潜热，维持界面温度基本不变。根据这一工作原理，相变材料可按要求设计成既是热沉又是热源的可逆系统。它特别适用于具有周期性工作的脉冲式热源特点的设备和部件，也可用于一次性工作的发热部件，控制部件因工作发热而引起的温度升高。![]()
图3 用于发射或再入航天器上的一次性使用相变热控装置示意图
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