人们探索宇宙的起源和发展、观察太空中的行星和恒星以及探索地球以外的星系,这些都与红外空间观测技术的发展密不可分,宇宙中的任何星体都会产生红外光线的辐射。目前,红外天文观测是空间观测的必备手段,也被认为是当前低温光学最主要应用领域及其技术所牵引的一个发展方向。低温红外系统对于光学和机械结构的设计上都提出了更高的技术要求,一方面每个组成部件和机械结构都需要能承受发射期间产生的振动和过重,并且本身需尽可能地轻巧,以有效地降低其发射的成本,另一方面它还需要应对低温带来的各个方面的影响。因此,研究空间低温反射镜具有重要意义。本文针对1100mm口径空间望远镜,对望远镜主反射镜及其支撑结构部件进行了分析和设计研究,并拓展研究了全铝相机的发展,给出了Ф300mm口径的原理样机总结构设计。本文选择主镜及结构件材料均为铝合金6061,铝合金作为一种反射镜镜坯材料有其独特的优势所在,能够快速成型和低成本是铝合金材料的优势,单价成本远低于玻璃类和碳化硅材料,质量轻且可采用多样化高轻量化率的设计;同时铝合金有极好的热传导特性,力学性能均随着温度的降低而全面明显上升。铝合金材料适合一体化设计,全铝相机也发展了起来。本文首先根据望远镜主反射光学系统的设计需求,在充分确保反射镜镜面面形的基础上,对主反射镜进行了轻量化的设计,对比不同的轻量化手段,选择具有较好的材料分布和更加轻量化的结构,确定了背部九点whiffletree支撑结构。并且在本文中结合了设计原理及有限元优化的方法,以反射镜镜面的变形为目标函数,对背部九点的位置及其尺寸等参数进行了优化。接着,完成了对反射镜背部九点whiffletree支撑结构组件的设计。本文设计的反射镜支撑结构组件主要由柔节支撑、三角板和转轴组成。通过学习研读大量相关文献,了解了背部柔性支撑原理及设计方法,对比了不同支撑方式的特点。通过传统经验设计方法,确定结构件尺寸,建立有限元模型,导入到有限元软件中进行仿真,分析对比结果,完成了对柔节支撑结构、连接三角板和转轴的结构设计,刚体位移均满足设计要求。在完成反射镜及其支撑结构组件的设计后,对所设计的1100mm口径反射镜及其支撑结构的组件进行了仿真模拟分析,在静力学分析中,观察了组件分别在重力作用下和低温作用下的面形,结果均能够满足所需的设计要求;在模态分析中,计算出组件的一阶固有频率为113.52Hz,具有良好的性能,满足了设计对刚度和强度的要求,在发射过程中受到激励时,可以避免损坏结构,并保持良好的动态性能。总体设计都是符合设计的要求。最后,以Ф300mm口径的反射镜为研究对象,对Ф300mm口径低温红外全铝相机总体技术开展总体设计、部分分析与验证,确定了一种总体结构设计方案。反射镜和总体结构的面形均满足要求;对总体进行了模态分析,性能良好,整个结构符合一般设计要求,为所内后续红外低温全铝相机的研制做铺垫。