我国在空间领域对碳纤维复合材料（CFRP）的研究始于20世纪60年代，70年代中期至80年代初，主要应用在地球同步通信卫星和气象卫星上，如蜂窝夹层结构太阳电池壳、仪器安装板、蜂窝夹层结构抛物面天线反射器、天线反射板、支撑结构件、支撑筒等对表面精度和稳定性要求不高的支撑结构上。

　　碳纤维复合材料在空间光学相机结构中的应用主要有两类，一类为遮光罩、蒙皮，这类结构件对力学稳定性、热稳定性和安装精度等要求均不高，并且质量越轻越好，如江苏博实碳纤维科技有限公司生产的某型号碳纤维复合材料铝蜂窝夹层的外遮光罩，总长约1400mm，直径约400mm，质量仅为6.4kg。另一类为作为相机主、次镜连接的高精度联接件。这类联接件的作用为保证主、次镜之间相对位置高度稳定性，因此对稳定性及安装精度要求都很高。碳纤维连接筒可用于保证主镜和次镜之间的相对位置关系，经试验验证主、次镜之间角度变化量小于10，可以满足光学系统的要求。

　　空间光学相机中的反射镜是相机的核心，高稳定性、轻量化的反射镜也是相机轻量化中追求的目标，因此如何将高性能的碳纤维复合材料应用到反射镜的制造上是目前反射镜研制的一个重要方向。但由于树脂固化收缩和纤维与树脂不同的线胀系数，温度变化时二者收缩、膨胀不同引起纤维印透现象，使得碳纤维复合材料的表面粗糙度较差，不能直接用来作反射镜的基底材料，因此目前国内的研究路线都是在碳纤维复合材料的基底上增加适合光学反射的材料。

　　上海硅酸盐研究所在其碳化硅大口径轻质材料反射镜制作基础上，选取陶瓷基底复合材料制作轻质反射镜。采用微晶玻璃薄层作为反射层，与碳纤维复合材料蜂窝粘合形成夹层结构的方法制作了260mm口径的复合材料反射镜，面型精度达到1/4波长。

　　国外已经将碳纤维复合材料广泛应用于地基、天基的光学仪器中。碳纤维复合材料在空间光学相机的应用也相对比较成熟，目前已有很多在轨应用的典范，如哈勃望远镜等。美国的HiRISE高分辨率相机，口径500mm，焦距12m，相机直径700mm，总长1.4m，其安装板、桁架支撑结构、遮光罩均采用碳纤维复合材料，光机结构总质量仅为65kg。德国的Astrium公司也开展了全碳纤维空间光学相机的研制，其光学系统为卡式结构，口径0.7m，外形尺寸中775mm×1267mm，总质量为85kg，其中碳纤维结构主体质量仅为35.4kg。

　　碳纤维复合材料的应用解决了空间光学相机发展中遇到的质量轻与外形大的矛盾，已成为未来空间光学相机的首选材料。随着碳纤维材料制造工艺水平的提高和相关技术问题的突破，碳纤维复合材料在未来空间光学相机的研究比例会越来越大，碳纤维复合材料在空间光学相机中的全面、广泛应用必然推动空间探测成像领域的飞跃发展。

　　阅读延伸：《碳纤维复合材料应用于空间光学相机的优缺点 》