在航天器设计中，热控制系统（TCS）的功能是在所有任务阶段将航天器的所有组件系统保持在可接受的温度范围内。它必须适应外部环境，当航天器暴露于深空或暴露于太阳或行星通量时，该环境可能会在很大范围内变化，并且必须将航天器自身运行所产生的内部热量喷射到太空中。
热控制对于确保最佳性能和成功执行至关重要，因为如果组件承受的温度过高或过低，则可能会损坏其性能或严重影响其性能。为了使特定组件（例如光学传感器、原子钟等）保持在规定的温度稳定性要求之内，还必须进行热控制，以确保它们尽可能高效地工作。
热控制子系统可以由被动项和主动项组成，并以两种方式工作：
通过与外部热通量（例如太阳或行星的红外和反照率通量）进行隔热，或通过适当地从内部源除热（例如内部电子设备发出的热量）来保护设备免于过热。
保护设备免受过冷的温度，与外部水槽的隔热，从外部源吸收的热量增加或内部源释放的热量。
被动热控制系统（PTCS）组件包括：
多层绝缘（MLI），可保护航天器免受过度的太阳或行星加热以及暴露于深空时的过度冷却
改变外表面热光学性质的涂层
导热填料，以改善选定接口处的热耦合（例如，在电子单元与其散热器之间的热路径上）
热垫圈，以减少选定接口处的热耦合
热量倍增器，将设备散发的热量散布在散热器表面
后视镜（次表面镜SSM或光学太阳反射镜OSR）可提高外部散热器的散热能力，同时减少对外部太阳通量的吸收
放射性同位素加热器单元（RHU），一些行星和探索任务使用它来产生用于TCS的热量
主动热控制系统（ATCS）组件包括：
恒温控制的电阻式电加热器，可在任务的寒冷阶段将设备温度保持在其下限以上
流体回路将设备散发的热量传递到散热器。他们可以：
单相回路，由泵控制
两相回路，由热管（HP）、回路热管（LHP）或毛细管泵回路（CPL）组成
百叶窗（随温度改变空间的散热能力）
热电冷却器
环境互动
包括航天器外表面与环境的相互作用。要么需要保护表面不受环境影响，要么必须改善交互作用。环境相互作用的两个主要目标是减少或增加吸收的环境通量以及减少或增加对环境的热损失。
热量收集
包括从产生热量的设备中消除散热，以免航天器温度意外升高。
热传输
将热量从产生热量的地方带到辐射设备。
散热
收集和传输的热量必须在适当的温度下排到散热片，该散热片通常是周围的空间环境。排除温度取决于所涉及的热量，要控制的温度以及设备向其辐射热量的环境温度。
供热和储存。
维持所需的温度水平，其中必须提供热量并且必须预见适当的储热能力。
船上仪器和设备的温度要求是热控制系统设计的主要因素。TCS的目标是使所有仪器都在允许的温度范围内工作。航天器上的所有电子仪器（例如照相机、数据收集设备、电池等）均具有固定的工作温度范围。将这些仪器保持在最佳工作温度范围对于每个任务都至关重要。温度范围的一些示例包括
电池，其工作范围非常狭窄，通常在-5至20?C之间
出于安全考虑，推进部件的典型温度范围为5至40°C，但是可以接受更宽的范围
摄像机的温度范围为-30至40?C
太阳能电池板，工作温度范围为?150至100?C
红外光谱仪，范围为?40至60?C
复合材料
通过高级无源散热器排热
喷雾冷却装置（例如液滴散热器）
轻质隔热
可变发射技术
钻石膜
先进的热控制涂料
缩微片
先进的薄膜喷涂
镀银石英镜
先进的金属化聚合物基薄膜
