空间等离子体是宇宙中物质存在的主要形态,在工程应用方面,空间等离子体会与在轨航天器发生相互作用、干扰地面的通讯设施,需要进行研究并加以防范;在科学研究方面,可以通过空间等离子体了解行星环境演化历史与机制、建立空间天气预报模型等。其探测是航天任务中的重要课题。随着航天事业的发展,航天任务越来越复杂多样,而火箭运载能力有限,则要求航天设备减轻质量,以提高运载及探测效率。各国竞相采取措施以实现设备轻量化,为实施可持续发展战略,建立资源节约型社会作出积极贡献。本文探究了拾起离子探测器,一种带顶盖半球形静电分析器的结构与各部分功能及原理,对其用于粒子收集的传感器部分进行轻量化设计。从材料及其加工方式方面,对比了航空航天常用的导体与绝缘体材料的力学性能与制备方法,并探究了增材制造（3D打印）这一新兴加工方式,发现该方式具有设计柔性高、改善材料力学性能、可一体化成形、加工效率高成本低等优点。利用有限元分析软件,对传统模型进行航天力学环境的模拟,判断选用材料的强度裕度、固有频率能否满足抗力学环境要求,并根据仿真结果与实际加工的情况,选用了SLM技术生产的铝合金（Al Si10Mg）和DLP技术生产的高韧性树脂作为样机材料,是国内首次开展基于增材制造技术加工空间环境探测载荷传感器的尝试。对模型进行仿真,并根据应力云图对零件作轻量化设计。仅改变零件的壁厚参数,选择零件力学性能佳且质量小的参数,将顶盖、内半球电极、外半球电极的壁厚由传统模型的2mm改为0.8mm,对于直径约200mm的球面,0.8mm的壁厚使用传统加工工艺困难且成本高,则可利用金属增材制造实现该厚度的加工,为避免薄壁在加工过程及后处理过程中因温度变化产生形变,为薄壁设置加强筋。使用调整参数、对比分析仿真结果的方法,设置顶盖、内半球电极、外半球电极的法兰厚度为2mm,绝缘支撑架法兰厚度为3mm。并设计限位槽与限位凸起,将其相互配合,将支撑架等限制于统一方向,减少对探测窗口的遮挡,同时避免环状支撑架的使用,减少了质量。轻量化设计将设备重量由原先的2.2kg减至1.2kg,减重45%。经过有限元分析,得分析结果为设备整体一阶模态频率为533.29Hz,材料最小的裕度出现于Y方向的冲击试验中,导体为63%,绝缘体为51.4%,均可满足抗力学试验的要求。根据模型加工零件实物,对其进行组装,并委托中国科学院国家空间科学中心可靠性与环境试验中心进行抗力学试验,试验后设备未发生损坏,实验通过。说明轻量化设备满足抗力学试验的要求。