2013年12月14日，嫦娥三號探測器成功著陸月球。2016年8月4日嫦娥三號正式退役，創造了在月面工作時間最長的世界紀錄。嫦娥三號探測器設計師採用了“同位素熱源+月球重力驅動兩相流體迴路+可變熱導輻射散熱器”的熱管理方案，有效克服月球惡劣的熱環境對探測器生存能力的挑戰，這也是探測器能夠在月球長期生存的重要基礎。
嫦娥三號探測器的玉兔號月球車
月球沒有大氣層，直接導致探測器無法通過大氣對流的方式交換熱量，因此在技術上只能通過輻射散熱和相變散熱的方式管理熱量。在月球上白天和黑夜的長度都相當於地面的14天，白天受到陽光直接照射，赤道附近探測器著陸點最高溫度高達120攝氏度，晚上月球表面溫度會很快降低至-180攝氏度。極端的高溫、低溫環境給探測器在月球的生存帶來很大的難度。
月球表面日下點溫度分佈：月面紅外輻射熱流大小與探測器相對月面日下點的距離、位置有關,日下點月面溫度最
探測器的熱控產品除了包括常見的多層隔熱組件外，還有兩相流體迴路、光學太陽反射鏡、同位素熱源等設備。多層隔熱組件相對於探測器的棉襖，天冷時能為探測器保溫，天熱時又能起到隔熱作用。同位素熱源、兩相流體迴路、可變熱導熱管是針對月球環境，為探測器專門設計的熱管理設備。
為了解決月夜熱量供應的問題，我國從俄羅斯引進了Pu-238同位素熱源，並首次在航天器中使用。Pu-238衰變時將放出大量熱量，其半衰期又長達87.7年，將Pu-238作為熱源能有效解決探測器在月面工作過程熱量來源問題。嫦娥三號探測器共配備3臺同位素熱源,其中著陸器2臺,巡視器1臺,均安裝在探測器艙外,每個同位素熱源提供約120W 功率。
典型同位素熱源結構示意圖，內部紅色結構為用來發熱的放射性核源，外部加裝鋁製翅片提高散熱效率。
為了保證月夜期間探測器艙內設備溫度，嫦娥三號首次提出採用兩相流體迴路的方案，利用將同位素熱源的熱功率傳入艙內，保證艙內設備的溫度不超出儲存指標要求。兩相流體迴路系統採用氨氣作為工質，由蒸發器、冷凝器、儲液器、管路等部分組成，在探測器發射、地月轉移、環月、下降、月晝等階段不工作，在月夜和晝夜轉換端中開始工作，將熱量傳導至探測器倉內。嫦娥三號探測器一共使用3套兩相流體迴路，其中著陸器使用2套、巡視器使用1套。
兩相流體迴路利用月球重力驅動工質，系統全重2.2kg，重量是美俄同類設備的1/50。
為了適應月球表面複雜惡劣的熱環境，嫦娥三號在國內首次應用了可變熱導熱管。可變熱導熱管能根據熱負荷和環境條件變化，改變其中冷凝段的長度，自動調整傳熱量實現對艙內溫度的控制。嫦娥三號著陸器共使用了14根可變熱導熱管，其中蒸發段連接艙內設備，冷凝段連接外面的光學太陽發射鏡，將熱量輻射至月球環境中。
可變熱導熱管外形圖，為了能在發射、地月轉移、下降、月面等不同重力環境中正常工作，內部採用特殊設計的熱
月球的特殊環境對探測器的熱管理帶來很大的技術調整，嫦娥三號設計師使用了多種熱能控制技術，部分技術達到了世界領先水平，圓滿的完成了嫦娥三號探測器執行探測任務過程的熱管理任務。
1.嫦娥三號“玉兔"巡視器熱控制，向豔超、陳建新、張冰強，《宇航學報》；
2.嫦娥三號探測器熱控系統設計與驗證，劉自軍、向豔超、斯東波等，《中國科學 技術科學》；
3.月球探測器月夜生存熱控技術及展望，苗建印、何江、張紅星，《中國航天》.
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