薄膜衍射透镜是空间轻量化成像领域的一个重要发展方向。高性能聚酰亚胺薄膜材料由于其良好的综合性能得到广泛应用，但较差的可见光透过率以及空间环境下性能不稳定性限制了其在空间薄膜光学镜基底材料领域的发展。通过溶胶-凝胶提拉法在菲涅耳衍射透镜表面制备了二氧化硅增透膜，这种复合结构设计一方面提高了聚酰亚胺薄膜的可见光透过性，另一方面通过表面二氧化硅薄膜提高了其对空间环境辐照的耐受性，本研究可为后期空间光学薄膜衍射透镜设计及制备提供参考。

大口径反射镜高反膜是大口径空间相机光学系统中的重要光学元件。为了观测到更多的目标、获取更多的地球以及空间观测信息, 对大口径空间相机的反向射膜提出了更高要求, 即要求有更宽的工作谱段和更高的反射率, 还要提升基底光学性能, 降低空间环境对高反膜性能的影响以及降低薄膜应力等等。对近年国内外天基大口径空间相机反射镜高反膜研究进行了综述, 概述了针对以上要求所取得的成果。尽管高反膜的设计制造仍面临许多困难, 但随着研究的深入与新方法的提出, 这几方面难点已基本找到解决的途径。

空间光学成像系统采用薄膜主镜解决了大口径、轻量化、空间折叠展开等难题，但大口径光学透镜的成像指标要求高、空间应用环境恶劣，对透镜基底材料的性能要求严苛，其中尺寸稳定性、空间环境适应性尤为重要。本文提出在分子结构设计基础上，通过共聚合成的方法有效改性聚酰亚胺材料，通过在分子结构中同时引入刚性链和分子链间氢键作用，在保证传统聚酰亚胺高机械性能、高热稳定性的同时，改善其热尺寸稳定性、空间环境光学稳定性。所得高尺寸稳定性光学级聚酰亚胺薄膜材料综合性能良好，是优异的空间光学成像系统薄膜主镜候选材料。

航天器在轨运行过程中面临的空间环境复杂多变, 高能电子、等离子体环境、低气压、大温差等环境因素会引起航天器发生静电带电和放电效应, 对航天器的安全运行造成严重影响。基于国内外试验数据和案例分析了空间环境引起的航天器故障, 从数值仿真软件、地面模拟技术、强场诱发放电以及防护技术等方面介绍了空间环境作用下航天器充放电效应研究进展, 对我国目前研究差距和未来研究方向进行了展望。研究表明: 我国航天器充放电效应防护技术研究取得了进步, 下一步重点针对空间站、深空探测、探月工程等新任务, 进一步拓展空间环境作用下航天器充放电效应机理和防护新技术研究, 为提升我国航天器的安全性和可靠性提供技术支撑。

针对近地卫星在轨运行中的单粒子翻转事件(Single Event Upset, SEU)的退火问题, 选取某卫星器件长期积累的SEU数据为样本, 在分析器件长期温度变化的基础上, 详细统计SEU事件的星下点以及年、月等时空分布特征, 并讨论SEU事件与地球磁场分布、F10.7曲线、中子监测数据的关联特性, 最后以SEU事件发生的平均间隔为目标, 建立退火模型, 用实际数据进行退火估计。结果表明, SEU事件星下点发生在南大西洋异常区的达到67%以上, 发生在南、北两极高纬度区域的超过16%, 其它区域的不足17%; 8、9、10、12这4个月份的SEU事件最多, 占全年的38%以上; 以远、近日点为参考时, 发生在4~9月的约占50%, 发生在其它月份的也在50%附近, 两者十分接近; 长期SEU事件受宇宙射线、太阳活动影响明显, 长期性变化以宇宙射线影响为主, 短期性变化以太阳活动影响为主; 在轨道周期内温度变化约2 ℃、长期温升接近5 ℃的条件下, SEU事件时间间隔的均值约4.57 d, 退火零值约1.56×10-13 d, 退火因子约7.94×10-15 d-1, 衰减零值约24.34 d, 衰减因子约0.12 d-1, 退火特征并不明显, 退火影响可不用考虑。

针对复杂空间环境下光学遥感器的成像性能模拟测试需求, 设计了一种大动态辐照、高对比度的空间环境模拟系统, 包括太阳模拟器和暗目标模拟器.根据空间太阳光及地表反照光的辐照特性, 采用氙灯电流调节及增加多孔衰减屏法实现太阳模拟器的大范围辐照度可调.通过对材料表面进行散射特性分析, 设计了具有光陷阱结构的暗目标模拟器, 以模拟相机视场内的暗弱观测目标.实验结果表明: 该系统可以出射光斑尺寸为1 000 mm×1 000 mm, 辐照度范围为0.4~1 260 W/m2, 辐照不均匀性可达±4.82%, 暗目标模拟器的消光比可达1×10－7.该装置解决了空间强干扰光背景下暗目标成像性能的定量化测试难题, 为光学遥感器的成像性能检测提供了一个可靠的平台.

变形镜支撑结构自身性能的优劣将直接影响变形镜的像差校正能力。给出一种空间相机用变形镜的结构, 结合材料属性与加工工艺, 分析了不同结构形式支撑底座的特点, 发现采用碳纤维增强复合材料(CFRP)制作的实体式结构明显优于选用钛合金制作的筋板式结构, 指出支撑底座材料的比刚度以及支撑底座与反射镜材料之间的线胀系数差别分别是影响变形镜自重变形和热变形的主要因素。比较了不同的支撑方案, 发现采用背部三点支撑可以改善周边三点支撑时由重力因素导致的反射面边缘塌陷现象, 在z向重力下面形RMS值由15.38 nm降至4.17 nm, 降低了73%, 且热变形更加均匀, 4 ℃温升时的RMS值由3.68 nm降至3.22 nm, 降低了12.5%, 一阶频率也由1 513 Hz提高至1 982 Hz。这说明该变形镜结构的动、静态刚度及热稳定性均满足空间相机的应用要求。

采用电子光学软件设计模拟了一种长焦距多聚焦级的电子枪结构.利用电子透镜原理分析多聚焦极电子枪的电子束斑产生，依据不同栅控电压，分析零场模式、拒斥场模式和肖特基场模式3种阴极电子发射方式下电子聚焦情况.模拟结果表明：拒斥场模式和肖特基场模式对电子束流密度分别有减弱和增强的作用；当聚焦极电压比U1∶U2∶U3∶U4∶U5=5∶8∶15∶70∶100时，能量为30 keV的电子束焦斑最小，在10 m处焦斑大小为160 mm.

为了考察米散射板光学、物理性能以及空间环境适应性,对米散射板的方向半球反射比(DHR)、双向反射分布函数(BRDF)、电阻率等进行了测量和 标定,并对其做了系列空间环境试验。结果表明:米散射板在350～2000 nm波段反射率大于80%,光谱反射率每100 nm差异小于0.024,表现出 较好的光谱平坦性;当光源以天顶角10°～75°照明,并0°探测时, 900 nm波段BRDF平均每度变化小于5.2×10-4, 表现出很好的朗伯性;经检测电阻率≤1012{\\mkern 1mu}Ω·cm,低电阻率可大幅度降低在轨航天环境静电充放电风险;空间环境辐照试验表明, 米散射板具有很好的空间环境稳定性。综上所述,米散射板能够满足静止轨道光学遥感器星上定标需要。

在空间环境中运行的激光系统必须遭受带电粒子的辐照，光学薄膜往往是激光系统中最薄弱的环节，其性能和稳定性易受带电粒子辐照的影响。我们采用离子束溅射法制备了1 064 nm 单波段双面增透膜样品，测得1 064nm 处透射率为99.964 5 %，吸收为50 ppm，用低能质子和电子(40 KeV)模拟空间带电粒子辐照样品，辐照通量为1.8×10¹³ 个/cm²，辐照引起样品1 064 nm 处透射率下降362 ppm，吸收增加5 ppm；退火处理后，样品的光学性能恢复。结合SRIM 程序模拟计算和分析，提出膜层内空位损伤是引起薄膜1 064 nm 处光学性能退化的原因。