Los pequeños satélites se han convertido gradualmente en un importante medio de exploración científica del espacio. La Universidad de Tsinghua ha desarrollado un pequeño satélite esférico, el Q-SAT, cuyo objetivo es detectar los parámetros de la gravedad y la atmósfera de la Tierra. En este artículo se analiza el control térmico del Q-SAT. Para el intercambio de calor entre el satélite y el entorno, la radiación desempeña el papel principal. A diferencia de los satélites cuboides tradicionales, el actual satélite esférico no tiene un plano individual de entrada y salida de calor, lo que supone un reto para el diseño térmico del satélite. Además, se requiere que el coste de los satélites pequeños sea lo más bajo posible. En el Q-SAT se emplea una solución de control térmico pasivo basada en una estructura esférica integrada. La combinación de dos semiesferas integradas está diseñada para facilitar la conducción del calor. Se utilizan diferentes materiales para controlar la trayectoria de la transferencia de calor. En primer lugar, un conjunto de simulaciones numéricas demuestra que el diseño actual puede adaptarse bien a un entorno de vuelo complejo. A continuación, se verifica el diseño térmico mediante pruebas térmicas. Como las lámparas de radiación térmica tradicionales no pueden cumplir los requisitos de las pruebas del satélite esférico, se propone un método de prueba de flujo de calor externo que se basa en calentadores distribuidos. Los resultados de las simulaciones numéricas coinciden con los resultados de las pruebas experimentales. Ambos resultados muestran que el sistema térmico puede garantizar las funciones del satélite. Q-SAT fue puesto en órbita con éxito el 6 de agosto de 2020. Los datos de telemetría de Q-SAT verificaron la eficacia del sistema térmico del satélite. El diseño térmico y el método de prueba propuestos en el presente documento pueden ser adoptados potencialmente para otros pequeños satélites científicos también.