二十世纪四五十年代,星跟踪器被成功研制,它是星敏感器的前身。作为星敏感器地面设备的星模拟器近几年得到了快速的发展,星模拟器用来模拟星空,标定、导航以及调整卫星飞行姿态。随着航天技术的不断发展,对星模拟器本身的要求也越来越高,进而使星模拟器重要部件大口径长焦距平行光管的设计成为了关键因素。本文的光学设计采用反射式结构,利用反射式没有色差,并且可以使光学系统轴向尺寸减小,便于光学系统的结构更加紧凑,反射式结构还可以达到高精度的要求,使得成像更加清晰。本论文深入研究了卡塞格林光学系统的基本概念以及它的设计方法思路,并且对透射式光学系统和反射式光学系统重量以及优缺点进行了比较。设计了一种长焦距大口径的反射式光学系统,MTF接近衍射极限,并且做到了复消色,同时对光学系统的公差进行了分析,设计结果满足指标要求。