一种空间大型载荷的热管理系统,所述空间大型载荷包括天文焦面、激光焦面、太赫兹焦面、超光谱焦面和红外焦面；其特征在于,所述热管理系统包括蓄热池、第一集热器、第二集热器、低温制冷机、半导体制冷器、风机、第一组热开关、第二组热开关和热管；天文焦面、激光焦面、太赫兹焦面、超光谱焦面、红外焦面分别通过热管与蓄热池相连；蓄热池通过第一组热开关与第一平台热接口相连；天文探测元、激光探测元、太赫兹探测元、超光谱探测元通过热管与第一集热器相连；第一集热器与所述半导体制冷器的冷端接触,所述半导体制冷器的热端通过第二平台热接口进行散热；天文焦面通过第二组热开关与第二集热器相连；第二集热器收集的热量通过流体回路迁移至遮阳罩；红外探测元通过低温制冷机进行冷却,低温制冷机、风机与第三平台热接口组成冷却回路。