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下一代天基光学成像系统将被用于更具挑战性的科学任务中，系统需要达到卓越的科学性能，这样就对空间分辨率提出了越来越高的要求，要达到目前还没有实现的空间分辨率。这就需要更大的主镜口径来满足分辨率的要求。根据标准瑞利衍射极限可知，和地基光学望远镜一样，天基光学望远镜的角分辨率会随着主镜口径增大而提高。望远镜的口径越大，它就有能力分辨越小的目标。这就是未来空间望远镜朝着大口径趋势发展的原因。对于传统的光学技术而言，更大口径必然导致更大的尺寸，更大的在轨重量，大大增加制造和发射的费用和难度，这是天基光学系统主镜设计中所不希望的，也是不可能实现的。并且，直径大于4.5m的望远镜不能装载到运载火箭中。望远镜发射到太空之后，由于重力释放、制造误差、测试误差、发射过程中的对准偏移和对于空间热环境的错误预计，可能导致原来加工好、高性能的主镜产生变形，给光学系统带来像差。 新型轻质能动拼接主镜集合了能动光学技术和轻质镜技术。新型轻质能动拼接主镜有可能很好的解决下一代空间望远镜面临的问题，使更大口径的主镜成为可能。轻质拼接主镜的底座是三角形筋加固结构，去除了筋板组成的三角形中间的部分，重量更轻。同时筋加固结构在实现低重量的同时保证了结构足够的刚度。主镜的筋板中嵌入了平行于镜面的驱动器，能够校正镜面的变形，使镜面面形误差保持光学公差级别。并且能动光学的运用放宽了对加工和安装公差，因此降低了费用。主镜可以由多个较小的分块镜拼接而成，使镜子的制造更加简单，并能折叠成适合放入运载火箭的尺寸，在到达预定轨道后展开。 本论文首先研究了大口径望远镜主镜轻量化的几种方法，介绍了空间大口径望远镜的研究现状，能动光学的工作原理、重要组成部分以及能动光学在望远镜系统中的应用。 其次，通过实体参数化建模方法和有限元仿真方法分析了能动镜各个驱动器对镜面面形的影响函数，得到影响函数矩阵。采用拉丁超立方采样、正交表优化方法和全局搜索算法分析了轻质能动镜的四个参数:底座高度，驱动器长度，镜面厚度，筋板厚度，对能动镜Zernike像差的校正效果和最大校正PV的影响，最后结合工程实际选出了最优化参数。 再次，依据优化的参数，加工了轻质能动镜金属材料样镜。设计加工了驱动器装卡件和柔性铰链。采用干涉仪测试了样镜面形影响函数，并进行了静态和动态性能的检测，得到样镜对低阶像差的校正效果以及样镜的频率响应特性。测试结果表明了能动镜对低阶像差有较好的校正效果。 最后，对样镜做了热变形分析，得到样镜随环境温度产生形变的特性，利用建立的轻质能动镜模型，仿真分析得到面形影响函数，分别分析了由7块子镜拼接组成的大镜面和19块子镜拼接而成的大镜面对低阶像差的校正效果。