依据我国探月工程规划和实施，需要将工程或科学载荷置于月球表面进行探测工作。由于月面温度环境变化幅度较大，这些载荷必须要解决月面温度环境适应性热控问题。在月昼或月夜期间，需要通过被动热控装置有效控制载荷与外部环境的换热量，使其温度维持在工作或储存温度范围内；尤其在月夜期间，在没有同位素热源或电源的条件下，更需要通过被动热控装置使载荷能够在月夜极端温度环境下生存下来。将论述月面载荷被动热控技术与应用，以及月壤低热扩散特性及恒温层等对载荷热控设计。
由于月球表面大气极为稀薄，月壤的热扩散率又很小( 约1.1×10-7m2/s)，因而月面昼夜温差大且持续时间长(月球白昼受阳光照射的月面，温度可高达130～150℃，而夜间和阳光照射不到的阴暗处，温度会下降到-180～ -160℃)，昼夜交接时段的温度变化剧烈。
在获得实际月壤样品以及前苏联Lunokhod1、Lunokhod2无人驾驶月球车和美国阿波罗(Apollo)宇航员月表巡视和实测后，人类对月壤的组成、结构以及物理和机械性质等研究才取得实质突破。依据现已获得的有关月壤的数据和图像资料，地面模拟和数值仿真研究表明，月球表层温度的昼夜变化只能影响到月表之下深度约1m以内地层；在月球表面以下深12cm范围的月壤内才存在明显的温度梯度变化。
用射电观测可以测定月面土壤中的温度。这类测量也表明，月面土壤中较深处的温度很少变化。这正是由于月壤的低热扩散率特性造成。
月面载荷与空间环境之间的换热以热辐射的方式进行；与月面之间的换热以热辐射和导热方式进行；月面载荷组件间换热主要以热辐射和导热方式进行。采用多层隔热材料和组件已成为航天器被动热控的主要手段之一。多层隔热组件一般有辐射、导热和传热三种换热数学模型。按照Q/W 682-96《星用多层隔热材料组件设计规范》，在工程设计时，推荐采用辐射模型来计算。
月面载荷被动热控设计基本思想就是采用低当量发射率的多层隔热结构组件和低当量导热系数的结构组件，尽可能地降低载荷与外部环境之间的换热量，以保证载荷的储存环境温度和工作环境温度。
（1）月面载荷最外表面辐射屏设计
月面载荷外表面一般为热控涂层或薄膜，是满足基尔霍夫定律(Kirchhoff) 和兰贝特(Lambert)余弦定律的漫灰体辐射表面，涂层或薄膜的材料和结构特性基本决定了其热辐射性质。这也就是月面载荷最外表面辐射平衡温度控制的基本依据和方法。月昼期间，月面载荷最外层表面辐射屏所能接受到的热辐射主要来自太阳辐射、月面的红外辐射 、月球反照等；而在月夜期间，辐射屏所接受到的热辐射主要来自着陆器红外辐射和月面红外辐射等。
（2）月面载荷热控多层隔热组件设计
月面载荷热控多层隔热组件主要有：抛光金属铝架(可用于多层包覆)、内多层隔热组件、外多层隔热组件(也可展开)及最外层辐射屏等。可展开外多层隔热组件一般包覆并固定在对称分布的可折叠展开轻质材料(如碳纤维材料等)骨架上；每组骨架可通过微型扭簧等(位于骨架折叠处)实现骨架的折叠与展开动作，而扭簧则可安装在所对应的微型角度限位座上；骨架沿半径方向向内折叠，同一半径折叠处采用轻质绳索依次有序连接。
月面载荷需要通过被动热控装置有效控制其与外部环境的换热量，使其温度维持在工作或储存温度范围内；辐射换热是月面载荷与外部空间环境之间的主要换热方式，低当量发射率多层隔热组件是月面载荷所能采用的主要被动热控装置；通过月面载荷最外表面辐射屏ε和αs特殊设计，就可以基本决定其表面辐射平衡温度，进而确定月面载荷热分析计算的边界条件；利用月壤恒温层及其特性，展开式外多层隔热组件可以在载荷所在月面处形成一个温度相对稳定的月面小环境。其中心区域附近月面平均温度与当地月壤恒温层温度相当。 2100433B
