随着航天技术的发展，“快速响应空间”的概念得到了广泛的关注，新理念对航天器各分系统及有效载荷的设计带来新的挑战，空间光学遥感器作为一类重要的有效载荷，是获取地面图像信息的主要来源，为提高对突发事件、自然灾害等的响应速度以及适应“快速响应空间”技术，实现面向快速成像的应用需求，空间相机面临着巨大的挑战，包括:快速入轨或变轨，在任务到达后，即刻具备发射条件或在轨卫星能够通过变轨实现对特定地区成像，这就要求空间相机能够和其他单机一样具备货架产品特性，因此，空间相机在设计时必须考虑多任务的适应性;入轨后快速获取图像，相机入轨后，通过调焦等手段，快速确定焦面位置，具备成像条件，这要求必须建立相机的温度-焦面特性以及确定相机入轨后温度变化规律;支持固体运载，控制发射成本，要求相机具有较高的轻量化率，因此，必然要大量使用高比刚度材料，同时需要实现相机的轻型热设计。纵观空间相机的研制过程，热控分系统作为重要的保障条件，不仅贯穿整个周期，也是相机成像质量的重要影响因素，同时相机在轨的温度环境是制约相机快速成像能力的决定因素之一，本文以实际工程项目为背景，围绕快速成像全碳相机热控的关键技术问题，结合国内外“快速响应空间”的热控理念及新技术，从不同层次保证了空间相机快速成像的应用需求。主要开展了以下几方面的研究工作:　　1.介绍了“快速响应空间”的概念以及国内外发展现状，介绍了国内外碳纤材料在空间相机中的应用，综合了国内外关于“快速响应空间”的热设计及空间相机热设计，提出了面向快速响应的空间相机热设计的解决途径。　　2.研究了空间外热流和轨道参数的关系，提出以轨道参数组合，相机热控功耗为评价的极端工况设计方法，对300km～900km的近地轨道外热流进行了研究，分析得到特定相机的极端工况轨道参数，研究了相机拍照过程主镜外热流变化对主镜温度的影响，在此基础上考虑了星上资源有限情况下，通过降低相机温度水平以降低功耗需求的热设计方法，建立了相机温度水平与热控功耗的关系。　　3.建立了空间相机支撑桁架温度梯度数学模型，分析了温度梯度与外热流、加热器布局的关系，为实现碳纤结构的等温化鲁棒设计，提出一种使用高导热率柔性石墨薄膜的轻型热控方案，分析并验证了热控效果。在此基础上，完成了相机的热设计，分析了相机极端工况条件下的温度分布，同时研究了相机初始入轨温度变化规律，建立了相机具备拍照温度条件与初始入轨温度的关系。　　4.介绍了温度对光学系统及焦面位置的影响，介绍了光机热集成分析方法，使用集成分析方法建立了相机温度-焦面关系，研究了相机极端工况、对地拍照过程及初始入轨后，焦面变化规律，分析了相机不同组件温度变化对焦面位置的影响，提出基于主敏感因子温度-焦面敏感度矩阵，实现相机在轨温度调焦的方法，并计算了相机温度-调焦参数矩阵。　　5.介绍了空间相机空间环境模拟方法，在此基础上制定了详细的试验流程，开展了相机热平衡及热光学试验，同时开展了相机初始入轨热试验以及非稳态热光学试验，热平衡及初始入轨热试验验证了热设计及热分析的正确性，相机稳态热光学试验调焦量和分析结果吻合，验证了本文的集成分析方法和温度调焦策略，相机非稳态热光学试验调焦量和分析结果趋势一致，但存在较大差异，分析了偏差的原因，并提出了一种拟合方式，拟合公式和试验结果十分吻合。