随着科技的发展进步,人类可以在月球上进行生物培养,但在月球表面恶劣的环境条件下使生物存活具有相当大的难度,其中恶劣的温度条件是主要的限制因素之一。嫦娥四号着陆器上搭载的月面微型生态圈生物科普试验载荷（以下简称“科普载荷”）,作为人类首次在月面的生物生长培育试验,其内部温度的控制是通过热电制冷技术实现的。本文对科普载荷的热控模块进行了设计,并通过模拟和热平衡试验来分析是否能够在月面温度极端恶劣的条件下使载荷内部温度维持在适合生物生存的范围内,并对热电制冷器在真空中工作时的特性进行了分析,研究结论为未来热电制冷技术在航天中的应用提供了参考数据。主要研究工作和结果如下:（1）对载荷的热控模块进行了传热分析和计算。根据计算结果,对热电制冷器、散热器以及热管进行了设计。并通过模拟初步确定了热电制冷器最佳工作电压。模拟结果显示,除月昼期极端工况外,其他工况均能够保证载荷生物舱安装位置的温度在0℃～35℃之间。（2）通过热平衡试验对月面微型生态圈系统热控设计的合理性进行了验证。实验结果显示,标称工况以及月夜期时的载荷内部温度均能够维持在0℃～35℃之间。并且通过试验获得了热电制冷器停止工作后,载荷内部完全平衡时,月昼期和月夜期的温度分别为51.94℃和-55.15℃。（3）对热平衡试验的极限平衡温度预测模型进行了验证,确定科普载荷在热平衡试验中符合这一模型,并根据该模型,利用试验数据求得各个工况下载荷生物舱安装位置的极限平衡温度,并将所得温度与模拟结果进行比较,两者最大误差在4℃以下,并对产生误差的原因进行了分析。（4）利用热平衡试验中极限平衡温度的预测模型求得各工况完全达到稳态时,热电制冷器冷热端的温度,进而得到各工况下热电制冷器的工作参数,从数据上证明所用热电制冷器的最佳工作电压为2.0V,而且当冷热端温差超过55.7℃后,热端向冷端传递的热量将大于其产生的制冷量。同时,也证明了热电制冷器工作条件一定时,增加的冷端的负载可以提高热电制冷器的COP。此外,当环境温度改变,热电制冷器的电阻也随之改变,环境温度下降,其电阻也会随之下降。