地球静止轨道三轴稳定卫星上对地观测光学遥感仪器对各部分的温度及温度均匀性有较高需求,热控系统研制难度大,该轨道特性决定的阳光影响常常是其主要因素。太阳光引起的技术挑战主要表现为:以天为周期变化的光学系统的午夜阳光入侵,以天为周期变化的东西散热面外热流的剧烈变化,以年为周期变化的南北散热面外热流的剧烈变化。在内部热源发生变化以及所处轨道的外热流不断变化的条件约束下,如何保证卫星光学有效载荷的温度波动最大限度的减少,同时满足热控补偿功耗最小化的要求,是本文研究的初衷和出发点。基于技术成熟度和风险控制的考虑,本文首先对地球静止轨道某光学载荷制冷机散热用槽道热管辐射板散热系统进行设计和仿真,开展了热管与辐射板耦合结构地面启动实验、热控系统地面真空环境实验,经在轨运行验证,所设计的传统加热控温型槽道热管辐射散热器能满足工程应用需求,但该热管辐射器温控系统所需的温控加热功率较大,且随着温控温度的升高而急剧上升。为降低辐射散热热控系统对温控功率的需求,提出采用回路热管传热温控方案,研制了基于回路热管技术的可控温辐射散热器,通过热管自身传热热阻改变,达到以较小温控功率适应目标温度和外热流变化的要求。通过控温方法的优化,有效降低了目标温度波动幅度。该传热温控系统的温控功率需求对目标温控点的依赖显著降低,增强了不同工况下热控系统的适应性。建立回路热管及其辐射板耦合结构的一维传热模型并开发数值仿真程序,得到开关型温控方法下,热管的温度响应和最终的稳定状态;针对外热流按方波形和正弦形规律变化时,热管内部及辐射板的响应状态进行了计算。计算结果表明,相对于槽道热管辐射散热器,基于回路热管控温的辐射散热器系统可以有效大幅度减少控温功率。使用开关型温控方法进行温控时,稳定状态下温控温度有不同程度的波动且与目标温度有一定的偏离。随着补偿器目标温控值的升高,补偿器控温平均功率?增大、蒸发器温度偏离值逐渐增高。热管辐射板结构对方波形和正弦形变化的外热流均具有较好的响应,温度变化较稳定,未发生振荡现象。方波形外热流变化时,蒸发器温度、气体管线温度和补偿器温度变化随着辐射板温度的升高而变化加大。相同辐射板温度变化范围内,不同频率的改变不影响热管各部件温度的波动值。正弦形外热流变化时,相同辐射板温区下,蒸发器、补偿器温度随着辐射板温度波动频率的变缓,其波动频率加快。相同周期下,随着辐射板温度的升高,蒸发器、补偿器的温度波动幅度加大。设计并研制了采用氨和丙烯两种工质的LHP可控温辐射散热系统样机并开展了实验研究。结果表明:利用丙烯作为回路热管工质,对其补偿器温度进行控制,可以达到预期的温控效果。在开关型温控模式下,随着补偿器温度的升高,补偿器温度瞬态值与目标值的差异越大,补偿器控温-60℃时,稳定状态下温度波动为2.6K,30℃时为5.2K。补偿器控温平均功率增高,时间滞后则减小。10℃以上时,控温功率波动变大,随着控温温度升高而后又减少。对比实验值与计算值基本一致,验证了计算模型合理性和准确性。针对回路热管补偿器开关型温控方式存在的温度波动与偏差较大的缺点,采用遗传算法优化PID参数的温控方式,利用回路热管模型对优化过程进行仿真计算,得到该控温方法下温控计算结果:PID温控可明显改善补偿器与蒸发器的温度波动,蒸发器温度波动小于0.1K。随着补偿器目标控温值的升高,控温功率增大,补偿器与蒸发器的温差也增大,控温时间减小。最后对全文进行了小结,对存在的不足提出改进方向。