太空望远镜是人类探索太空的重要工具,扩大太空望远镜的口径尺寸是获得更高观测水平的最有效手段。天文学家对观测水平快速提升的需要和太空望远镜口径尺寸带来的制造困难之间的矛盾也日益凸显。在轨组装望远镜由于结构的优越性,不仅可以降低单一大型反射镜的加工难度,而且能突破运载火箭的尺寸限制。合理的热设计是保障在轨组装望远镜正常工作的重要环节,然而传统太空望远镜热设计理念不完全适合应用于在轨组装望远镜上,对其热设计应充分考虑到结构的特殊性和相应的互换理念。因此,对在轨组装望远镜热设计展开研究具有重要意义。本文首先介绍了在轨组装望远镜的结构和轨道。根据机械结构,分析了热量的传递路径。根据轨道信息,计算出阳光矢量与卫星轨道平面之间夹角BETA角的变化情况,在不同BETA角下分析了单轨道周期内阴影面时间。计算了在轨组装望远镜表面的外热流,分析其变化趋势。根据在轨组装望远镜的结构和轨道特点,分析了在轨组装望远镜的热设计任务难点。开展了在轨组装望远镜的热控设计,提出了遮光罩的热设计方案,确定了遮光罩的形状,材料及层数。对主、次反射镜设计了专用辐射式加热背板。对CMOS组件部分设计了散热路径,确定了辐射冷板的面积。采用有限元仿真软件进行在轨组装望远镜的热仿真分析,并定义了高低温两种工况。仿真结果表明,主反射镜、次反射镜和CMOS温度的温度满足热控指标,但接近指标的极限温度,需对热设计进行优化。建立了在轨组装望远镜基于贝叶斯优化的BP神经网络代理模型,在此基础上对热设计参数进行敏感性分析,运用Spearman等级相关系数法和MIV法分别找到对主反射镜、次反射镜和CMOS的温度敏感的热设计参数。最后,构建了在轨组装望远镜的多目标优化问题的数学模型,应用NSGA-Ⅱ、MOEA\D和IBEA方法对在轨组装望远镜热设计参数多目标寻优,经过400次迭代计算,结果表明MOEA\D方法在此问题中有收敛速度快、准确率高的特点。将优化后的热设计参数代入有限元模型仿真计算,主反射镜温度波动19.7-20.5℃,次反射镜温度波动19.1-20.8℃,CMOS温度波动1.6-25.4℃,次反射镜、主反射镜和CMOS的温度均满足热控指标且较优化前温度波动范围更小。验证了多目标优化方法应用于在轨组装望远镜热设计参数优化的可行性。