随着我国在卫星技术领域的快速发展,对于星载遥感仪器的空间分辨率和光谱分辨率都提出了相当高的要求,而基于地面的光学载荷真空定标技术是其定量化应用的基础。航天器真空光学载荷定标试验系统的真空舱体(真空容器)、热沉系统以及冷屏系统是实现空间环境模拟的主体核心设备。为此,本文结合研发航天器光学载荷定标试验系统的具体实践,分别对其三个子系统的结构,力学特性以及热力学性能进行深入研究。首先本文针对在地面模拟试验中真空舱体的受力主要为大气的外压以及自身的重力的特点,利用有限元软件ANSYS对真空舱体在此环境下的应力和应变特性以及外力作用下的位移作了详细分析,发现沿容器轴线和高度方向上,主要变形分别发生在大门、后封头和筒体上部,轴线方向的变形量很小;当容器结构出现屈曲时,各段筒体均呈波浪状变形,且筒体中部下半的变形大于其它部位;容器结构在连接部位容易出现应力集中,其余部位的应力强度分布比较均匀且应力强度值较小。其次,本文从热力学流程、液氮的流动阻力特性对热沉结构的主要性能参数进行了相关的计算和验证,热沉温度的均匀性与液氮的流动情况相互耦合,最大温差为6.8K;各个环节的流动阻力总和为0.56MPa;对各部件的强度分析表明满足设计要求。最后,针对冷屏及其冷源(GM制冷机)进行了重点设计。冷屏系统由两个不同工作特性的冷屏(低温和高温冷屏)组成,以满足不同的实际热力学需求。对其稳态工作时的热力学流程进行了理论计算,计算了其瞬态降温速率,从常温降到20K花费4.5小时。对基板温度分布的模拟表明温差为1.5K,满足设计要求。此外为了避免快速降温带来的收缩及剪切力问题,提出增加波纹管等措施。