本发明公开了一种直接利用太阳光的航天器热控系统，包括太阳光集束器、太阳光分路器、光导纤维、加热单元以及空间辐冷装置。本发明直接汇集航天器向阳面的太阳光作为航天器热控能源，利用太阳光汇聚所产生的光能加热航天器光加热装置或单机，同时降低向阳面太阳辐射引起的增温，解决了低功耗空间热控问题，减少了航天器热控电功率，也就减少了相应的太阳电池阵面积及蓄电池容量，提高了太阳光能量的利用率，降低了航天器热控、能源等分系统设计难度。本发明解决了太阳系内空间航天器航行所需热控技术难点，对提高航天器热控效率和太空探测范围、降低航行所需资源代价具有一定效果。