本发明提供了一种深空光学类载荷主镜部件的高精度温控装置，包括载荷外壳、遮光罩、主镜、底板、主镜背板以及内置遮光罩，其中：所述主镜通过安装固定附件固定在主镜背板上；所述主镜背板光滑面一端与主镜的凹槽面一端相对安装；主镜背板通过安装固定附件紧固于底板表面；所述底板安装在载荷外壳上；遮光罩设置在所述载荷外壳的前端；主镜背板光滑面分多个区域粘贴加热片与铂电阻并喷涂黑漆，在主镜圆柱面粘贴加热器与铂电阻；主镜背板凹槽面和主镜凹槽面喷涂黑漆；所述内置遮光罩设置在所述主镜背板的光滑面的中部。这样通过辐射换热和导热的方式把主镜控制在高精度温度范围内，该设计具有超高精度、高适应性和高可靠性。