在空间对地遥感领域中,对遥感图片地面分辨率的要求越来越高,光学系统的成像质量要求也随之提高,需要达到或接近衍射极限。对于衍射极限系统,微小的扰动就会对成像质量产生严重的影响。在空间环境中,温度成为了影响光学系统成像质量的主要影响源,对均匀温度水平及各种温差对光学系统成像质量的影响予以分析和评价,提出合理的温控指标要求,对航天器有效载荷的热控及热设计具有重要的指导意义。经过各种方案的比较,选择离轴三反射系统完成光学设计,分析了光学系统的理论成像质量,并推导出反射镜面形误差要求。对各元件材料进行合理匹配,综合考虑各方面因素选择光学系统各反射镜材料,采用像面位移小的材料组合。介绍了网络节点法和有限元法,选择了适用于离轴三反射系统非圆形镜面的Zernike多项式拟合方法,计算得出Zernike系数,实现了有限元分析与光学设计的软件接口。描述了空间遥感器光学系统的温度场分布,利用有限元模型计算各种温差下的反射镜变形,将Zernike系数代入CODE V软件分析光学系统在各种温差影响下的成像质量,并参考遥感器技术参数制定温控指标。对相机进行两次热光学试验,证明了理论分析的准确性和温控指标的合理性,并得到了空间遥感器光学系统在14℃~21℃范围内传函均满足系统技术参数要求的试验结果,证明了主动热控的有效性。利用试验数据拟合出最佳像面位置与温度的线性关系,对各温度场下的像面位置做出预判。