本申请公开了一种光学系统，包括：从物侧到像侧依次共光轴地设置第一月牙正透镜、第二月牙正透镜、第一弯月负透镜、第二弯月负透镜、第三月牙正透镜、平凸正透镜、第四月牙正透镜、第三弯月负透镜和非球面正透镜。该光学系统可随火箭发射至外太空，用于地外目标探测和跟踪，且具有大孔径和大视场等特点。本申请还提供了一种包含该光学系统的透射式天文望远镜。