卫星激光通信技术具有传输数据率高、保密性好、体积小而且重量轻的特点,已成为当今世界各国关注的热点。最早开展相关技术的国家包括美国、欧洲和日本等,目前已经实现了卫星激光通信技术工程化,并成功完成了星地和星间激光通信试验。我国经过20多年的发展也实现了星地激光通信试验,在未来5至10年将逐步进行航天工程应用。卫星激光链路系统中,激光束散角小、传输距离长,对跟踪精度提出了严苛要求。精瞄控制子系统作为卫星激光通信中的重要设备之一,其功能是确保链路系统跟踪精度,修正相对于系统控制的提前运动量,减小卫星平台的振动引起的高频瞄准干扰,实现激光通信光束的精确快速瞄准、捕获、跟踪。高轨卫星空间热环境复杂,如何针对此应用背景进行热设计以减少热环境对其控制精度的影响、提高激光链路系统跟踪性能和通信信号传输性能十分必要。目前,在地面对高轨卫星光通信精瞄控制子系统空间热环境进行模拟实验研究未见公开报道。本论文针对地球同步轨道卫星的在轨热环境(热平衡和热循环)情况,对精瞄子系统的热环境空间适应性进行了分析、热设计和实验研究。论文首先对精瞄控制子系统中的压电陶瓷偏转镜及精瞄控制器的工作原理进行了介绍,分析了温度对精瞄控制子系统精度的影响,进而给出压电陶瓷偏转镜及精瞄控制器的热设计方案。通过建立热环境模型,利用有限元建模仿真分析证明了精瞄控制器热设计的可行性。最后,根据精瞄控制子系统所处的高轨空间热环境,开展了精瞄控制子系统热平衡试验和热循环试验。通过对高轨卫星光通信精瞄子系统在轨热环境特性研究,验证了精瞄控制子系统热设计和热分析模型的正确性,热设计能够满足温度I级降额要求,积累的测试数据和热设计优化方法,为设备在轨运行提供必要的参考。