中國神話故事中的能人異士“一目千里”，17世紀(jì)伽利略發(fā)明第一臺(tái)光學(xué)望遠(yuǎn)鏡探尋宇宙的奧秘……千百年來，人類一直有追逐視覺極限的夢(mèng)想。

如果把光學(xué)望遠(yuǎn)鏡比作人類的“千里眼”，那么光學(xué)望遠(yuǎn)鏡中的主反射鏡就是“角膜”。主反射鏡口徑越大，光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的空間分辨率越高。

把一塊1米口徑的反射鏡安裝到空間相機(jī)中，可以在幾百公里的高空看到地面上汽車的輪廓。如果把反射鏡口徑加大到4米，則可以清晰地看到汽車的天窗、后視鏡等。反射鏡口徑為2.4米的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，可探測(cè)到134億光年外宇宙大爆炸時(shí)的宇宙信號(hào)。

全世界大大小小的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的反射鏡中，采用碳化硅材質(zhì)、口徑最大的那一塊來自中國。

長期以來，各國都將米級(jí)及以上口徑反射鏡作為戰(zhàn)略物資。“買不到又必須用，把我們逼上了自主創(chuàng)新這條路。”中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所（以下簡(jiǎn)稱長春光機(jī)所）所長張學(xué)軍說，這一“逼”竟讓他們制造出了全球最大口徑高精度碳化硅光學(xué)反射鏡。

下決心做“全球最大”

“原來碳化硅的性能竟比玻璃好這么多?！?996年，時(shí)任長春光機(jī)所奧普光學(xué)材料事業(yè)部主任趙文興在俄羅斯瓦維洛夫國家光學(xué)研究院訪問，看到碳化硅反射鏡的那一刻異常振奮，感到“身體中每個(gè)細(xì)胞都被調(diào)動(dòng)了起來”。

大口徑反射鏡通常采用玻璃、碳化硅、金屬鈹制作，究竟哪個(gè)才是最優(yōu)選擇？20世紀(jì)70年代，美國、法國等率先實(shí)現(xiàn)了碳化硅反射鏡光學(xué)應(yīng)用。其中，最具代表性的法國BOOSTEC公司，以制造的碳化硅反射鏡應(yīng)用于蓋亞、赫歇爾、歐幾里德等望遠(yuǎn)鏡而聞名。

長春光機(jī)所自建所以來一直研究玻璃反射鏡制造。趙文興此行所見的碳化硅反射鏡，其材料綜合性能遠(yuǎn)優(yōu)于玻璃、金屬鈹?shù)?，顯然是更適合的材質(zhì)。然而，碳化硅本身為陶瓷材料，再加上硬度高，僅次于已知最硬的金剛石，用其制造反射鏡難度很大。從俄羅斯回來，他馬上向所領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)了相關(guān)情況。

由于空間對(duì)地觀測(cè)的敏感性，我國一度只能從國外購買口徑1米以下的“小鏡子”。科研人員希望早日實(shí)現(xiàn)大口徑反射鏡“中國制造”的愿望。

20世紀(jì)90年代，我國載人航天工程立項(xiàng)，急需大口徑離軸非球面反射鏡。當(dāng)時(shí)國外斷言：“中國根本加工不出離軸非球面，即使加工出來也組裝不出離軸非球面光學(xué)系統(tǒng)?！绷魧W(xué)回國不久的張學(xué)軍與翁志成、余景池等老一輩科學(xué)家，頂住壓力開發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)光學(xué)數(shù)控加工機(jī)床，并掌握了離軸非球面制造技術(shù)，將其應(yīng)用于反射鏡光學(xué)加工。

經(jīng)過十余年艱苦攻關(guān)，2008年，長春光機(jī)所團(tuán)隊(duì)研制出我國首套具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的0.7米量級(jí)碳化硅反射鏡。當(dāng)時(shí)，世界上應(yīng)用于可見光望遠(yuǎn)鏡的碳化硅反射鏡最大口徑為1.5米量級(jí)，由BOOSTEC公司制造?！拔覀冏畛醯乃悸肥亲龅矫准?jí)，先解決有無的問題，并沒想做全球最大?！睆垖W(xué)軍說。

然而，國家的重大需求讓科研人員來不及多想。2009年9月，國家重大科研裝備研制項(xiàng)目啟動(dòng)，張學(xué)軍和時(shí)任長春光機(jī)所光學(xué)中心主任高勁松、副主任鄭立功把大家召集到一起，宣布將研發(fā)4米碳化硅反射鏡。

“什么？4米！”所有人都明白，這是碳化硅反射鏡口徑的全球之最。

但現(xiàn)實(shí)問題是，在國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)、裝備、經(jīng)驗(yàn)基本為零的情況下，把4米碳化硅反射鏡做出來，不僅要突破鏡坯制備、光學(xué)加工與檢測(cè)、改性與鍍膜等關(guān)鍵技術(shù)，還要自主設(shè)計(jì)研發(fā)全鏈路集成制造系統(tǒng)，沒有人敢拍胸脯說“一定能成功”。

“我們要發(fā)揚(yáng)老一輩科學(xué)家‘敢打敢拼，沒有條件也要?jiǎng)?chuàng)造條件干’的精神，啃下這塊國際上還沒人啃下的‘硬骨頭’。”最后，高勁松、鄭立功帶頭表態(tài)，鼓勵(lì)大家大膽假設(shè)、充分論證，形成了4米碳化硅反射鏡全鏈路制造系統(tǒng)的技術(shù)方案。