针对航测相机对地摆扫成像过程中的动态像移问题，采用两镜望远系统的矢量像差理论，将次镜作为像移补偿元件，通过次镜多维运动实现航测相机的综合像移补偿。次镜在对像移进行补偿的过程中会发生偏心和倾斜，导致次镜离轴，影响成像质量，因此，建立了失调折反光学系统成像模型，研究次镜像差场偏移矢量与次镜失调量之间的关系，并分析次镜多维运动对成像质量的影响。为验证次镜多维运动的像移补偿能力，搭建实验平台对该航测相机进行了实验室内以及外场成像试验。结果表明，采用该像移补偿技术的航测相机动态分辨率可达74 lp/mm，且像移补偿精度优于0.5个像素，达到设计预期。

针对大口径太阳望远镜系统运行过程中由于静态位置失配误差、风载弯沉等准静态位置失配误差以及热变形等非失配误差引起的波前像差导致成像质量下降的问题，在对太阳望远镜系统波前像差时空分频的基础上，提出采用次镜刚体位移对太阳望远镜低时空频率波前像差校正的方法，建立起次镜刚体位移与像差校正量的关系，并通过数值仿真及实验验证了采用次镜刚体位移对上述来源像差的校正能力。数值仿真和实验结果表明：次镜刚体位移能够对望远镜系统运行过程中的低时空频率波前像差进行有效校正，其中，对位置失配误差校正后像差RMS值低于原值的9%，对非失配误差校正后像差RMS值低于原值的40%，对多源混合误差校正后像差RMS值低于原值的15%。

随着空间光学遥感器地面分辨率逐步提高，长焦距、大口径相机成为重点研究方向。为了克服重力变化、复合材料变形等因素带来的天地不一致性的问题，次镜调整成为校正光学遥感器离焦和主次镜相对位置变化的关键技术之一。将次镜柔性支撑、精密直线驱动与柔性铰链传动技术相结合，设计了一套高精度次镜调整机构。首先介绍了该套机构的光机构成、工作原理及传动链路，然后对超轻次镜、高精度直线致动、高精度调焦传动等设计分别进行了阐述，最后介绍了力学环境试验后的调整精度测试情况。试验结果表明，该套精密调整机构实测调整行程大于±120 μm，轴向调整步距精度0.18 μm (3σ值)，调整行程内次镜的最大平移误差为1.30 μm，最大倾斜误差为1.93″，具有调整范围宽、调整精度高的特点，满足空间光学遥感器精密次镜调整的要求，已成功在轨应用于北京三号B卫星0.5 m级高分辨率空间相机。

大口径望远镜主次镜之间的相对位姿有着非常严格的要求，由于主镜质量较大，因此常常将次镜系统设计为有多个自由度的可调整机构，其调整效果对望远镜成像有着重要的影响。为了降低望远镜的整体高度，对次镜桁架和次镜调整机构进行融合，设计了一种可用于大口径望远镜的次镜桁架调整机构。首先对所设计的调整机构进行了详细的介绍，之后对所设计的机构进行静力学和模态分析，然后对试验样机进行运动学性能测试。所设计的机构在Z方向的移动行程可达±5 mm，绝对定位精度优于16 μm，在X/Y方向的偏转行程可达±0.574°，绝对定位精度优于6.4″。满足大口径望远镜对次镜调整精度和行程的要求。

大型望远镜的次镜支撑系统受重力影响，在不同俯仰角状态下会引入不同幅度的姿态误差，导致系统光路偏移，最终影响终端成像设备。如果不进行次镜姿态校正，在望远镜俯仰运动过程中，像点偏移过大，会导致精跟系统超限失效问题，基于望远镜主次镜光学设计参数，利用次镜的曲率中心点和主次镜光路的无彗差点以及次镜六自由度平台，建立了一种次镜姿态校正方法，基于望远镜俯仰角进行次镜姿态校正。通过次镜姿态校正，使望远镜仰角变化时精密跟踪系统前端光路的最大偏移角度由12.85″优化至1.80″。该次镜姿态校正方法易于实现，效果明显，能够满足精密跟踪系统前端的光路粗对准需求，保证高分辨成像系统性能。

设计并研制了基于C/SiC复合材料的大口径空间望远镜次镜承力筒。首先对C/SiC复合材料的特性以及在空间遥感器领域的应用进行了介绍。其次以某大口径空间望远镜次镜承力筒为例，对不同材料下次镜承力筒的质量、力热性能进行了对比。仿真分析表明：设计的C/SiC复合材料次镜承力筒低至32 kg，相比钛合金筒减轻45.5%；基频为204 Hz，满足设计要求；更易于控制热变形对反射镜面形的影响。最终完成了C/SiC复合材料次镜承力筒的研制和主要物理性能的检测，并进行了力学振动试验考核，对振动前后结构的三坐标测量数据进行了比对。结果表明：次镜承力筒组件的基频良好，振动试验前后频漂低于1%，结构的微位移变化量级在微米级。为应用C/SiC开展空间遥感器大尺寸整体成型支撑结构的设计提供有效的参考价值。