20世纪五六十年代中国建造2米级望远镜的尝试

刘宜林

摘要 现安放于国家天文台兴隆观测站的2.16米望远镜，于1958年开始设计，1989年安装落成，是我国第一架自行研制的2米级光学望远镜，也曾是远东最大口径的望远镜。2.16米望远镜的建成使得中国天体物理学研究进入光谱研究的领域，观测能力扩大到了银河系外，被誉为中国天文学发展史上的里程碑。它的建造见证了20世纪50年代后，中国天文学，尤其是天体物理学的发展历程。本文通过梳理这段时期中国希冀拥有自己的2米级望远镜发展天体物理学的梦想，再到大跃进期间变成“自力更生”自己设计、自己建造这架当时技术上难以达到的望远镜的过程，探讨五六十年代中国社会思潮、政治运动对作为基础理论研究学科的天体物理学发展的影响。

关键词 2.16米望远镜 大跃进 天文学史 科学远景规划

1949年11月中国科学院成立后，在民国时期中央研究院天文研究所的基础上建立了中国科学院紫金山天文台，统管全国的天文事业和各大天文台站。当时中国已有的台站张钰哲等人一方面利用紫金山天文台原有的60厘米望远镜开展天体测量工作，另一方面积极谋划天体物理学的建设和发展。当时国家科研基础差，学科非常不完备，人才缺乏，仪器设备都很落后，但同时国家的科技建设对天文学又有具体的需求。和其他科学一样，天文学也是采取“任务带学科”的方式发展。同时，国家也在谋划科学技术的远景规划，天文学领域要大力发展天体物理学。一方面引进人才，另一方面购置仪器，计划在北京建立以天体物理学为重点的综合性天文台。

2.16米望远镜的建造，就是在新中国初期天文学和社会历史背景下提出的。本文将着眼于2.16米天文望远镜研发初期（1957-1959年），重点考察2.16米反射望远镜在立项初期的史实，分析天文学发展远景规划、天文学技术发展内在需要以及“大跃进”为代表的政治运动等因素对2.16米望远镜立项的影响。

一 建国初对天体物理学的规划与大望远镜计划的提出

天体物理学自19世纪成为单独的学科以来，发展特别迅速。但是中国天体物理学的底子很薄。紫金山天文台于1953年建立了天体物理组，当时只有李珩带领陈彪和王绶琯从事研究，望远镜口径只有60厘米，而且还需要修理。所以建国初期天文学研究主要还是集中在天体测量、小行星观测、天体力学等方面，天体物理学亟待开展。而天体物理学需要进行恒星分光观测，因此需要大口径的光学望远镜。

20世纪50年代中期，天文学比较顺利地完成了授时服务、编历等任务，如何发展学科成为中国天文学面临的问题。与时同时，国家开始制定科学技术的发展规划。1956年12月，《一九五六一一九六七年科学技术发展远景规划纲要》（简称“十二年远景规划”）出台，计划迅速壮大科学技术力量，力求某些重要和急需的部门在十二年内接近或赶上世界先进水平。

天文学在1956年春也制定完成了中国天文学的“十二年远景规划”，确定了我国天文学科在此后十余年内的两大发展方向：一是以完成任务为目标，同时开展与完成规定任务有关的方法和理论研究，即所谓“以任务带学科”。其中包括：编历、授时、纬度变化研究、基本星表编排、天文常数测定等天体测量方面研究，太阳活动性预报服务和由之发展起来的太阳活动性监测及其物理现象的研究、日地关系研究等等；二是结合现代天体物理学的主流，为我国天体物理研究的起步作出安排。

第一个方向的研究虽不包括天体物理，却是天体物理观测研究的重要基础；第二个方向则包括了在津京唐地区和滇蜀地区选出适合放置大型望远镜的台址，为建立以天体物理为主的研究基地作好准备。因为大型天文望远镜的建设是发展天体物理学的必要条件。

建国初期，我国亟需大量的科技人才。当时采取的策略是推动在国外留学完成学业的留学生回国，为科技发展服务。1957年，旅法天体物理学家程茂兰经过张钰哲等人的争取，回到中国投身于中国天文学的建设之中。

程茂兰回国前已是国际天文学界的知名学者。他于1925年留法，1939年获法国国家数学博士学位，1939-1957年间在法国里昂和上普罗旺斯天文台工作，历任副研究员、研究员和研究生导师等职务，主要从事恒星分光研究、共生星的光谱研究、恒星的近红外光谱和帕邢跃变研究以及气体星云的光谱研究。发现和证认了不少新谱线及它们的变化规律，在恒星的照相红外分光光度研究、猎父座气体星云的光谱研究、以及夜天光谱研究中取得重要成果，还发展了用照相分光光度法确定大气中臭氧层厚度的方法等。

回国后，程茂兰的主要任务是筹建北京天文台，这也是1956年制定的天文学“十二年远景规划”的主要任务之一。程茂兰把近代国际上的天文选址概念和方法引入中国，带领中国的年轻天文工作者着手北京天文台选址工作，最后选定河北兴隆县的连营寨为北京天文台的光学研究基地。

为了尽快开展天体物理工作，程茂兰也提出了购置天文望远镜的建议。他在1957年11月26日中国科学院院常务工作会议上，作了关于要求筹建北京天体物理研究台和配备适应现代天体物理学研究需求的光学望远镜的发言。他提出，国内的天体物理学的现状既可怜又可惜：“可怜的是我国在新世纪以来无多大的进展。在国民党反动时代，给我们留下的家世很穷”，“在天文学的重要部门都很薄弱，天体物理学的实测工作，根本就是空白点”。虽说也有如紫金山天文台、上海余山天文台这样的基础，但“仪器不够近代化，天气条件又太坏”。加之由于当时世界上其他国家已有超2米级的大口径反射望远镜，因此，程茂兰提出要发展实测天体物理，必须有口径足够大的光学望远镜作为支持：

我们知道美国早就有2.5米的反光望远镜，第二次世界大战以后，又安装了5米的反光望远镜，苏联正在筹建口径2米以上的反光望远镜，日本、埃及、印度也正在筹购1.93米的望远镜。英国正在安装1.93米的望远镜。我们中国这样大的仪器没有。

因此，为了发展我国实测天体物理学，“推进我国物理光谱学、电子学（如光电成像）、理论物理学（如等离子区）以及其他基本理论学科的研究”，程茂兰提议设置一台口径两米左右的反射望远镜。

程茂兰的发言无疑是符合当时国家想要尽快发展科学技术的需求，“十二年远景规划”力争上游的气氛给予天体物理学科有利的机遇，考虑到要为一流的科学家配备一流的科学设备（即当时的“好马配好鞍”说法），国家批准了购置大口径望远镜的计划。程茂兰建议向英国一家工厂订购口径1.88米的光学望远镜，并且由李竞先生负责起草了购置设计任务书。

二 “大跃进”的影响：从购买到自制

为尽快把我国建设成一个具有现代化工业、现代化农业和现代化科学文化的社会主义国家，1958年提出“鼓足干劲、力争上游、多快好省地建设社会主义”的社会主义总路线，大跃进运动随即发动。针对建国初的这一类为了壮大社会主义阵营的、政治色彩浓厚的决策，有论者指出：

为了在一个新时代中迅速体现出社会主义制度的优越性，使得技术发展的目的不可避免地带上了政治色彩：既然已经建立了社会主义制度，既然社会主义制度比资本主义制度优越，那么社会主义制度下的科技发展也必须具有无可比拟的优势。在这样一种意识形态的指导下，企图利用政治手段来刺激过去沉睡的发展动力，激发技术发展的潜在优势就成为现实的政策措施。并把技术发展的政治价值凌驾于技术自身价值和经济价值之上：技术上的任何一项新成果都被说成是政治上的胜利。技术成就不是首先作为促进生产发展的手段，而是作为政治较量的工具而被加以利用。也就是说，以政治价值为核心的意识形态成为指导技术发展的价值取向。

建造2米级天文望远镜作为一项需要集合多种科技力量的项目，正可以显示一个国家工业制造技术、科技研究水平、乃至于科研协作和管理等能力而在科学技术、经济和社会发展领域里的伟大建树，总会在社会上激起普通人民和政治领导者的自豪感。于是，中国科学院紫金山天文台的一批年轻天文工作者（特别是初毓华等人），提出了“自力更生，自己制造”的想法，提议由中国自主制造2米级大口径望远镜。当时世界上只有4个国家可以制造2米级的望远镜，其中社会主义国家和资本主义国家各占两个，如果中国能够研制成功，自然就是“世界前列”，可以从技术方面增强社会主义阵营的力量，这不论对群众还是对领导者，都将会是一个极大的鼓舞。

还有另外一个重要因素是50年代国内天文学观测所需要的望远镜也一直是依赖进口，这样造成的结果是，“一来耗费大量国家外汇，二来进口的话只能跟在拥有望远镜制造技术的国家后面走，不仅在科学发展上呈现被动形式，也不能适应国内科学的高速发展”，因此提议自主建造的人认为：自制大口径望远镜的计划提出是自主发展天文学的一个契机，又恰好符合科学十二年远景规划“重点发展，迎头赶上”的方针、回应了“要以任务带学科”的口号，对国力发展和科学发展都是有极大的益处。自制大口径望远镜的提议最终得到了中国科学院决策层的认可。后来根据《联合作业报告》的中显示，院领导之所以如此决定，也是因为考虑到“对节约国家外汇，培养技术力量，多快好省地发展我国天文学的研究事业都有极大的好处。”

就是在这样的政治氛围中，自主建造大口径望远镜与树立民族优越感、以及政治上的建设和宣传目的联系在了一起，而天文学们一方面受这种爱国气氛的鼓舞，一方面迫于形势的压力，即使内心明白自制望远镜的困难，但也不便反对，而只能顺着“大跃进”的思路说话。

提出明确反对意见更是不可能。据胡景耀先生回忆，当时的年轻科技工作者们是集体失语：“那时候没有望远镜用，当时做（2米望远镜）还是不做，不是我们小辈们能发表意见的，因为洋奴哲学的帽子在那里，谁也不能去碰，碰一下就是右派。”这样，本来准备购置望远镜的计划变成了自制2米级望远镜的计划，尽管当时国内根本不具有自制的条件。

1958年6月初，国家计委提出《第二个五年计划要点》其中提出五年超过英国，十年赶上美国。和1956年发布的《1956-1967科学技术发展远景规划纲要》内容相比较，1958年的《第二个五年计划要点》已经将“赶上世界先进水平”具体定为了“赶英超美”。当中国提出建造2米级光学望远镜之时，美国正在研制口径2.13米的望远镜，程茂兰先生在1957年的发言中说：

当时国际上美国已建成5米、3米以及2.5米望远镜，并且国立光学天文台正在研制口径2.13米的望远镜，而前苏联也正在制造2.6米望远镜，如果将我们的望远镜口径定在2.16米并较快建成，依望远镜的口径在国际上可排在第五，依国家的话中国可排在第三，是一个伟大的壮举。

由此看来，之所以把中国大望远镜口径定为2.16米，仅仅比美国正在研制的2.13米口径大3厘米，只是为了响应“大跃进”运动“赶英超美”的口号。因此，在当时设计者的预想中，如果这架2.16米望远镜能够建造成功，不仅能在口径上跃居亚洲第一名，而且也还算是“赶英超美”，因此“大跃进”运动对中国拥有大望远镜的梦想至少产生了三个方面的影响：一是望远镜从直接购买变成自主制止，由此作为对“独立自主”口号的回应；二是将建造目标定在跻身世界少数几个可以制造2米级大口径望远镜国家之列，符合了“力争上游”的要求；三是将望远镜口径定在2.16米，更是为了迎合“赶英超美”的政治要求。这样一来，政治目的成为了自制计划获批的重要因素，而国家当时实际是否具备自制的技术和条件完全变成了一个次要的，甚至被忽略的因素。

三 望远镜研制的最初尝试

在2.16米望远镜计划被批准之后，紫金山天文台的科技人员与南京工学院（现为东南大学）机械、动力、无线电三个系的师生在初毓华和汝元功率领下，参照苏联2.6米望远镜的结构形式，于1958年当年就完成了2.16米天文望远镜的设计方案。1958年中国科学院在南京紫金山北麓建立了南京天文仪器厂，其主要任务就是研制2.16米望远镜。紫金山天文台的档案《二米一五大型望远镜制造计划（草稿）》真实地记录了项目参与者当时的雄心壮志：

争取用一年左右的时间，依靠江苏省内各有关工厂，有关学校的技术力量，及国内有关重型工厂的大力协作，完成超英国口径（1.93米）的2.15米反光望远镜一架。制造大型反光镜不仅在国内是创举……，同时为制造其他中小型天文仪器创造良好条件，培养一支强大的仪器设计、制作队伍……。

由于2.16米天文望远镜综合运用了光学、机械学、电子学、自动化等多方面的技术，“靠单枪匹马不行，要搞大的会战”。1959年4月成立2.16米天文望远镜联合作业工作组，确定由中国科学院所属长春光机所、机械研究所、自动化研究所、紫金山天文台、北京天文台筹备处等单位共同合作完成2.16米天文望远镜的研发工作。据《2.16米天文望远镜大事记》，60年代上半期，一大批青年科技骨干从各研究所和大学抽调分配至仪器厂参与联合作业工作组：黄铁琴、包可人、郝庆祥、张卫一来自长春光机所；张俊德、李德培来自紫金山天文台；苏定强来自南京大学天文系；郭乃竖、沈磐安来自西安光机所；蒋筱如、周必方、俞新木毕业于浙江大学；陈禄顺、祝捷毕业于天津大学；夏立新、施志强、陆文治毕业于南京工程院等，这些人形成了日后正式研制2.16米天文望远镜的主要科技力量。而作为2.16米天文望远镜工程的主要领导人，程茂兰、肖光甲、李竞、洪斯溢、蒋世仰、黄磷、胡景耀、李启斌等，先后发挥了重要的指导作用。

工程开工后，技术方面确实也遇到了意想不到的困难。首先，望远镜最重要的主镜镜片磨制也出现了问题，实际上中国当时根本不具备磨制和保养大镜片的技术，最终的解决方案只能从苏联进口主镜镜胚。其次，望远镜工程组对国内的机械加工工艺水平也做了一定调查，但遗憾的是所接触到的大型工厂的加工精度均无法满足2.16米天文望远镜任务所要求的加工水准。在1959年6月的一份名为《关于修改试制二米反光望远镜原计划的报告》里写道：“由于技术设计时间太短，部分技术设计未能进行复杂的理论计算，又加部分技术设计在国内还是首创……所以原定向十周年国庆献礼的期成计划必须全面修改……”

尽管“自力更生”的口号喊的十分响亮，但是仅仅依靠国内的力量根本就不可能完成大望远镜的计划，而在当时国际上能够给中国提供帮助的只有苏联。在同一份档案第③项明确提到“派工作小组3-5人携技术设计去苏联，请苏联有关专家和工程师提出建议。”1957年5-6月长春光机所龚祖同副所长访问苏联，带去2.16米天文望远镜初步设计稿征求意见，共征得苏联天文仪器专家的12条意见，分别包括了望远镜光学系统、镜片、镜筒、极轴、支承以及轴承等方面。

由于中国国内没有制造2米级光学望远镜的基础，苏联专家的12条建议对2.16米天文望远镜的制作来说，就起到了技术支持的作用，例如第三条意见的“克赛格林镜的框子太大，一般框子直径不应大于主镜直径的三分之一”以及第六条意见的“主镜的盖子用一个马达不能使叶片均匀开关”等，均属于制造经验范畴，而在制造望远镜的经验这方面，当时的中国天体物理学界是一片空白。因此，苏联专家意见的主要作用对2.16米天文望远镜的最初设计进行修正，提供了制造经验，这使得中国这架望远镜的设计更为合理。

也就是说，虽然2.16米天文望远镜旨在制作新中国首架自主建造的光学天文望远镜，但由于技术力量的不足，其在初期制作的时候，还是大量借助了苏联的技术支持的。

望远镜的设计后来经过多次修改，直至1959年南京紫金山天文台提交了《二米一五大型望远镜制造计划》（草案）。这份制造计划主要是一份具体分工的预试制，规定了机械设计、光学材料供应及光学磨制、机械制作、材料供应等分工，预估了工程的开支，以及申请增加技术工人等。并且准备在1960年元旦献礼。

机械设计部分包括大体部件图、中小件零件图的全部设计及磨镜机的机械设计交由南京工学院机械二系承担，电力驱动和有线远距离控制电路设计交由南京工学院动力系及无线电系负责。光学材料方面，望远镜主镜的配置使用了三种方案，并且同时进行。一是自主浇铸2.3米玻璃元，任务交由长春光机所和成都208厂；一是向苏联紧急订购一块同样规格的玻璃元；三是再由南京玻璃厂、灯泡厂及上海义生搪瓷厂等承担制作搪玻璃。机械制作方面是由省市委统一安排，交由南京工学院机械工厂及天文仪器厂等有关厂作为主要制造厂承担，大型铸件及大件加工由沈阳重型机四厂及有关重型厂承担，并拟由南京工学院派出小组驻厂协助。需求材料方面要求省市委设法调配。工程估价根据向国外订货的资料预估为100万元，少于向英国订货的150万元。《计划》最后需求配置500到1000名技术工人。

此外，《计划》中明确提到了“要求60年元旦献礼”字样。实际上“献礼工程”对当今的中国来说都不会陌生。指的是某些特定工程的执行或者完成时间与带有政治色彩的纪念日或重要政治活动等在时间上吻合，从而起到一种宣传的作用。2.16米天文望远镜的献礼计划虽没有定在1959年国庆10周年，但也选择了1960年元旦献礼。

紫金山天文台在江苏党政的大力支持和兄弟厂的协助下，也能自制中小型望远镜，1958年国庆前自制成功20-30公分施密特远镜一架，又与教学仪器厂协作，将于1959年元旦前制成一架60公分反光望远镜，这不仅显示了我们自制中小型望远镜的技术力量有了飞快的成长，而且用事实证明了天文仪器并不神秘，我们在短时期内超过美国，赶上蔡司是完全可以的。

四 结语

此后建造这架望远镜过程更加不顺利，先是三年困难时期，项目被迫暂停。1967年当科学院再次下达继续研制该望远镜建造的任务时，“文化大革命”爆发。革命小将开始“夺权”，负责望远镜研制任务的程茂兰、蒋世仰、李竞、洪斯溢天文学家相继被认扣上“反动学术权威”、“不清白”、“特务”等帽子被关入牛棚或者是被要求“靠边站”，望远镜研发工作被迫停止。此外，导致望远镜建造停工的另外一个原因是它与当时“备战、备荒、为人民”的社会思潮相左，社会上反对望远镜工程的声音逐渐高涨，要求望远镜工程停工。专家组的成员做了多方努力，希望工程能够继续。1967年，科学院数理学部调派姚竹绍、黄磷和胡景耀等人组成调查小组，走访了北京、武汉、南京和上海的一些单位，征询支持望远镜研制的声音和力量。据胡景耀回忆，他们当时询问兄弟单位最多的问题是“这样的望远镜除了用于天文学研究以外，是否还有什么别的工作可以做？”但所有被访单位都未提出望远镜别的方面的用途、特别是在军事方面上的用途，反而只认为大望远镜只能用于基础理论方面的研究。即没有军事方面的用途，又没有实际应用价值，这就意味着望远镜研制工程得不到国家层面的支持，望远镜工程只好停工。

2.16米天文望远镜的建造是建国初期本着发展天文学特别是天体物理学的需要而提出的。从最初提出购置方案到最后变成“自力更生”建造方案，极大地受国内政治形势和社会思潮的影响。自制2米级望远镜的方案严重不切实际，但在但却符合了当时“自力更生”、“多快好省”、“赶英超美”等政治气氛，再加上当时国家经济困难，外汇储备不足购买国外望远镜的等客观因素，最终导致天文学家在这个问题上的集体失语，进而造成中国天体物理学研究延后和天体物理研究者学术生命的白白浪费。2.16米天文望远镜的建设历程，可以说是作为基础理论研究的天体物理学在当代中国曲折发展的一个缩影。