为实现(165mm×96mm)矩形扫描反射镜组件的轻量化并保证反射镜面形精度与组件支撑刚度, 提出了一种锥套柔节一体化的背部支撑方法, 实现了重量小于0.5kg的超轻量化碳化硅反射镜组件设计。镜体材料的选择为碳化硅, 支撑结构材料选择了铟钢。通过有限元仿真对扫描反射镜组件进行了仿真分析, 并采用ZYGO干涉仪对实际的反射镜组件进行了检测。实验表明, 在各方向重力的工况和轴系驱动时的扭矩作用下, 扫描反射镜面形误差的均方根值(RMS)最大值为9.705nm, 实际测试结果为10.125nm, 误差为4%, 满足RMS值优于12.6nm的要求; 组件一阶固有频率302.25Hz, 满足刚度要求。研究结果表明, 锥套柔节一体化背部支撑方法合理、有效, 解决了结构超轻量化与结构刚度、光学面形精度难以同时保证的难题。

由于加工生产、发射振动以及空间温度交变等因素，星上载荷的安装接口会出现一定的形位误差，进而激光测高仪的光轴指向发生偏差。为了减小机械接口对载荷的影响，基于运动学安装的原理，设计了测高仪的支撑结构。在接口刚度匹配性分析的基础上，对支撑结构进行了设计优化。采用蒙特卡罗统计方法对星上接口的误差分布进行了分析，确定了载荷安装点的误差输入。通过分析与试验验证发现：所设计的支撑结构的一阶基频达到88 Hz，激光收发光轴安装时引起的光轴总偏离量约为8.5 μrad，力学振动引起的光轴总偏离量为30 μrad。热光试验表明，高低温边界处的光轴稳定度为8.5 μrad。所设计的支撑结构能够满足测高仪的使用指标要求。设计思路与试验结果对星载激光类载荷接口设计具有一定的参考性。