针对空间引力波望远镜皮米量级的极高光程稳定性需求, 对系统中主镜组件进行了优化设计。采用微晶玻璃(Zerodur)作为反射镜材料, 支撑结构材料为铟钢(4J36)。首先, 通过对反射镜参数的优化, 使其在保证面形精度的同时镜体轻量化率达到了72%。然后, 设计了一种双轴联杆型Bipod柔性反射镜支撑结构, 并采用了侧面三点支撑的形式。以保证有效的支撑刚度及卸载效果为目的, 建立了柔性铰链的数学模型, 并基于Matlab对其尺寸参数进行了优化。最后, 对优化设计后主镜组件进行了模态分析及振动试验, 并完成了在轨分析与波前质量计算。结果显示, 主镜组件的一阶固有频率为373 Hz, 与试验结果的相对误差为3.5％; 在轨环境下主镜面形精度达到8.9 nm(RMS); 波前精度为?姿/5(?姿=1 064 nm)。表明该反射镜组件满足设计指标要求。

为满足视频空间相机中反射镜组件的轻量化、高刚度、高稳定性和短加工周期的要求, 采用基于ZERODUR微晶玻璃的背部单拱形镜体轻量化方案, 设计了一种外圆芯轴粘接的柔性支撑结构.通过有限元工程分析与基于响应面优化设计, 确定了支撑结构的最优尺寸.对反射镜组件进行了模态试验, 并完成了镜面的非球面光学加工与检测.试验结果表明：主镜组件的一阶自然频率为332.5 Hz, 与分析结果之间的相对误差为2.5%; 主镜组件在绕光轴分别旋转0°、120°与240°方向进行光学检测时, 面形精度均方根值均优于λ/40,实现了地面重力对反射镜面形检测零影响, 组件满足设计要求.