在载人深空探测任务中，热控系统需在“极寒（月球夜间-180℃）”“极热（火星赤道日间100℃）”与“微重力流体管理”的三重挑战下，维持舱内温度在18-26℃的舒适区间。2025年，中国新一代载人飞船通过“微通道相变材料+智能液态金属调温”技术，实现了热控系统的轻量化（重量较传统系统降低40%）与高效化（热导率提升10倍），为宇航员提供了稳定的舱内环境。

微通道相变材料：从宏观散热到分子级储热的效率突破
传统热控系统依赖“辐射板+流体回路”散热，但存在“响应慢（温度调节需数小时）”“储热能力有限（仅能应对短期温差）”的问题。新一代飞船采用的“微通道相变材料（PCM）”，通过在铝合金基体中嵌入纳米级石蜡颗粒，实现了“快速吸热-缓慢放热”的分子级储热。

例如，飞船外部的“微通道PCM板”厚度仅5毫米，但内部布满了直径100微米的通道，石蜡颗粒在相变（固态-液态）过程中可吸收大量热量（潜热达200J/g）；当舱外温度骤降时，石蜡重新凝固释放热量，维持舱内温度稳定。实测显示，在月球夜间（-180℃）环境下，PCM板可在30分钟内将舱内温度从-50℃回升至18℃，较传统系统的2小时提升4倍；而在火星日间（100℃）环境下，PCM板则可连续吸热8小时，避免舱内过热。

一位材料科学家评价道：“这就像给飞船装了一个‘分子级恒温器’，既能快速储存热量，又能缓慢释放，彻底解决了极端温度下的热控难题。”

智能液态金属调温：从被动传导到主动对流的范式转变
除储热外，热控系统还需实现“舱内温度均匀分布”。传统流体回路依赖泵驱动冷却液循环，但存在“能耗高（泵功率占热控系统总能耗的60%）”“易泄漏（管道连接处）”的问题。新一代飞船采用的“智能液态金属调温系统”，则通过“镓基合金液态金属+电磁驱动”技术，实现了“无泵主动对流”。

例如，舱内铺设的“液态金属管道”中填充了熔点15℃的镓铟合金，通过管道外部的电磁线圈产生交变磁场，驱动液态金属循环；液态金属在流动过程中可高效传递热量（热导率达40W/m·K，是水的10倍），且无需机械泵，显著降低了能耗与泄漏风险。在模拟火星任务中，系统成功将舱内温差控制在±1℃以内（传统系统为±5℃），且能耗仅传统系统的1/3。

更关键的是，液态金属系统还集成了“自修复”功能——当管道出现微小裂纹时，液态金属会因表面张力自动填充裂纹，避免冷却液泄漏。一位参与研发的工程师表示：“这就像给飞船装了一个‘自愈合血管’，既能高效传热，又能自动修复损伤，是热控技术的革命性突破。”

新一代飞船的热控系统已通过“嫦娥九号”月球极区任务与“天问四号”火星北极任务的双重验证。例如，在嫦娥九号任务中，飞船在月球夜间（-180℃）连续工作14天，舱内温度始终维持在18-22℃，且PCM板与液态金属系统无任何性能下降；而在天问四号任务中，飞船在火星北极（日间温度100℃/夜间-120℃）连续工作300天，热控系统成功应对了100次昼夜交替，舱内设备故障率为零。

国际热物理协会评价道：“中国载人飞船的热控技术，代表了极端环境温度管理的最高水平。其微通道相变材料的储热效率与液态金属的传热性能，甚至超越了ESA的‘火星样本返回’任务热控系统，为人类建立月球/火星基地提供了关键保障。”