20世紀五六十年代中國建造2米級望遠鏡的嘗試

劉宜林

摘要 現(xiàn)安放于國家天文臺興隆觀測站的2.16米望遠鏡，于1958年開始設計，1989年安裝落成，是我國第一架自行研制的2米級光學望遠鏡，也曾是遠東最大口徑的望遠鏡。2.16米望遠鏡的建成使得中國天體物理學研究進入光譜研究的領域，觀測能力擴大到了銀河系外，被譽為中國天文學發(fā)展史上的里程碑。它的建造見證了20世紀50年代后，中國天文學，尤其是天體物理學的發(fā)展歷程。本文通過梳理這段時期中國希冀擁有自己的2米級望遠鏡發(fā)展天體物理學的夢想，再到大躍進期間變成“自力更生”自己設計、自己建造這架當時技術上難以達到的望遠鏡的過程，探討五六十年代中國社會思潮、政治運動對作為基礎理論研究學科的天體物理學發(fā)展的影響。

關鍵詞 2.16米望遠鏡 大躍進 天文學史 科學遠景規(guī)劃

1949年11月中國科學院成立后，在民國時期中央研究院天文研究所的基礎上建立了中國科學院紫金山天文臺，統(tǒng)管全國的天文事業(yè)和各大天文臺站。當時中國已有的臺站張鈺哲等人一方面利用紫金山天文臺原有的60厘米望遠鏡開展天體測量工作，另一方面積極謀劃天體物理學的建設和發(fā)展。當時國家科研基礎差，學科非常不完備，人才缺乏，儀器設備都很落后，但同時國家的科技建設對天文學又有具體的需求。和其他科學一樣，天文學也是采取“任務帶學科”的方式發(fā)展。同時，國家也在謀劃科學技術的遠景規(guī)劃，天文學領域要大力發(fā)展天體物理學。一方面引進人才，另一方面購置儀器，計劃在北京建立以天體物理學為重點的綜合性天文臺。

2.16米望遠鏡的建造，就是在新中國初期天文學和社會歷史背景下提出的。本文將著眼于2.16米天文望遠鏡研發(fā)初期（1957-1959年），重點考察2.16米反射望遠鏡在立項初期的史實，分析天文學發(fā)展遠景規(guī)劃、天文學技術發(fā)展內在需要以及“大躍進”為代表的政治運動等因素對2.16米望遠鏡立項的影響。

一 建國初對天體物理學的規(guī)劃與大望遠鏡計劃的提出

天體物理學自19世紀成為單獨的學科以來，發(fā)展特別迅速。但是中國天體物理學的底子很薄。紫金山天文臺于1953年建立了天體物理組，當時只有李珩帶領陳彪和王綬琯從事研究，望遠鏡口徑只有60厘米，而且還需要修理。所以建國初期天文學研究主要還是集中在天體測量、小行星觀測、天體力學等方面，天體物理學亟待開展。而天體物理學需要進行恒星分光觀測，因此需要大口徑的光學望遠鏡。

20世紀50年代中期，天文學比較順利地完成了授時服務、編歷等任務，如何發(fā)展學科成為中國天文學面臨的問題。與時同時，國家開始制定科學技術的發(fā)展規(guī)劃。1956年12月，《一九五六一一九六七年科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃綱要》（簡稱“十二年遠景規(guī)劃”）出臺，計劃迅速壯大科學技術力量，力求某些重要和急需的部門在十二年內接近或趕上世界先進水平。

天文學在1956年春也制定完成了中國天文學的“十二年遠景規(guī)劃”，確定了我國天文學科在此后十余年內的兩大發(fā)展方向：一是以完成任務為目標，同時開展與完成規(guī)定任務有關的方法和理論研究，即所謂“以任務帶學科”。其中包括：編歷、授時、緯度變化研究、基本星表編排、天文常數(shù)測定等天體測量方面研究，太陽活動性預報服務和由之發(fā)展起來的太陽活動性監(jiān)測及其物理現(xiàn)象的研究、日地關系研究等等；二是結合現(xiàn)代天體物理學的主流，為我國天體物理研究的起步作出安排。

第一個方向的研究雖不包括天體物理，卻是天體物理觀測研究的重要基礎；第二個方向則包括了在津京唐地區(qū)和滇蜀地區(qū)選出適合放置大型望遠鏡的臺址，為建立以天體物理為主的研究基地作好準備。因為大型天文望遠鏡的建設是發(fā)展天體物理學的必要條件。

建國初期，我國亟需大量的科技人才。當時采取的策略是推動在國外留學完成學業(yè)的留學生回國，為科技發(fā)展服務。1957年，旅法天體物理學家程茂蘭經過張鈺哲等人的爭取，回到中國投身于中國天文學的建設之中。

程茂蘭回國前已是國際天文學界的知名學者。他于1925年留法，1939年獲法國國家數(shù)學博士學位，1939-1957年間在法國里昂和上普羅旺斯天文臺工作，歷任副研究員、研究員和研究生導師等職務，主要從事恒星分光研究、共生星的光譜研究、恒星的近紅外光譜和帕邢躍變研究以及氣體星云的光譜研究。發(fā)現(xiàn)和證認了不少新譜線及它們的變化規(guī)律，在恒星的照相紅外分光光度研究、獵父座氣體星云的光譜研究、以及夜天光譜研究中取得重要成果，還發(fā)展了用照相分光光度法確定大氣中臭氧層厚度的方法等。

回國后，程茂蘭的主要任務是籌建北京天文臺，這也是1956年制定的天文學“十二年遠景規(guī)劃”的主要任務之一。程茂蘭把近代國際上的天文選址概念和方法引入中國，帶領中國的年輕天文工作者著手北京天文臺選址工作，最后選定河北興隆縣的連營寨為北京天文臺的光學研究基地。

為了盡快開展天體物理工作，程茂蘭也提出了購置天文望遠鏡的建議。他在1957年11月26日中國科學院院常務工作會議上，作了關于要求籌建北京天體物理研究臺和配備適應現(xiàn)代天體物理學研究需求的光學望遠鏡的發(fā)言。他提出，國內的天體物理學的現(xiàn)狀既可憐又可惜：“可憐的是我國在新世紀以來無多大的進展。在國民黨反動時代，給我們留下的家世很窮”，“在天文學的重要部門都很薄弱，天體物理學的實測工作，根本就是空白點”。雖說也有如紫金山天文臺、上海余山天文臺這樣的基礎，但“儀器不夠近代化，天氣條件又太壞”。加之由于當時世界上其他國家已有超2米級的大口徑反射望遠鏡，因此，程茂蘭提出要發(fā)展實測天體物理，必須有口徑足夠大的光學望遠鏡作為支持：

我們知道美國早就有2.5米的反光望遠鏡，第二次世界大戰(zhàn)以后，又安裝了5米的反光望遠鏡，蘇聯(lián)正在籌建口徑2米以上的反光望遠鏡，日本、埃及、印度也正在籌購1.93米的望遠鏡。英國正在安裝1.93米的望遠鏡。我們中國這樣大的儀器沒有。

因此，為了發(fā)展我國實測天體物理學，“推進我國物理光譜學、電子學（如光電成像）、理論物理學（如等離子區(qū)）以及其他基本理論學科的研究”，程茂蘭提議設置一臺口徑兩米左右的反射望遠鏡。

程茂蘭的發(fā)言無疑是符合當時國家想要盡快發(fā)展科學技術的需求，“十二年遠景規(guī)劃”力爭上游的氣氛給予天體物理學科有利的機遇，考慮到要為一流的科學家配備一流的科學設備（即當時的“好馬配好鞍”說法），國家批準了購置大口徑望遠鏡的計劃。程茂蘭建議向英國一家工廠訂購口徑1.88米的光學望遠鏡，并且由李競先生負責起草了購置設計任務書。

二 “大躍進”的影響：從購買到自制

為盡快把我國建設成一個具有現(xiàn)代化工業(yè)、現(xiàn)代化農業(yè)和現(xiàn)代化科學文化的社會主義國家，1958年提出“鼓足干勁、力爭上游、多快好省地建設社會主義”的社會主義總路線，大躍進運動隨即發(fā)動。針對建國初的這一類為了壯大社會主義陣營的、政治色彩濃厚的決策，有論者指出：

為了在一個新時代中迅速體現(xiàn)出社會主義制度的優(yōu)越性，使得技術發(fā)展的目的不可避免地帶上了政治色彩：既然已經建立了社會主義制度，既然社會主義制度比資本主義制度優(yōu)越，那么社會主義制度下的科技發(fā)展也必須具有無可比擬的優(yōu)勢。在這樣一種意識形態(tài)的指導下，企圖利用政治手段來刺激過去沉睡的發(fā)展動力，激發(fā)技術發(fā)展的潛在優(yōu)勢就成為現(xiàn)實的政策措施。并把技術發(fā)展的政治價值凌駕于技術自身價值和經濟價值之上：技術上的任何一項新成果都被說成是政治上的勝利。技術成就不是首先作為促進生產發(fā)展的手段，而是作為政治較量的工具而被加以利用。也就是說，以政治價值為核心的意識形態(tài)成為指導技術發(fā)展的價值取向。

建造2米級天文望遠鏡作為一項需要集合多種科技力量的項目，正可以顯示一個國家工業(yè)制造技術、科技研究水平、乃至于科研協(xié)作和管理等能力而在科學技術、經濟和社會發(fā)展領域里的偉大建樹，總會在社會上激起普通人民和政治領導者的自豪感。于是，中國科學院紫金山天文臺的一批年輕天文工作者（特別是初毓華等人），提出了“自力更生，自己制造”的想法，提議由中國自主制造2米級大口徑望遠鏡。當時世界上只有4個國家可以制造2米級的望遠鏡，其中社會主義國家和資本主義國家各占兩個，如果中國能夠研制成功，自然就是“世界前列”，可以從技術方面增強社會主義陣營的力量，這不論對群眾還是對領導者，都將會是一個極大的鼓舞。

還有另外一個重要因素是50年代國內天文學觀測所需要的望遠鏡也一直是依賴進口，這樣造成的結果是，“一來耗費大量國家外匯，二來進口的話只能跟在擁有望遠鏡制造技術的國家后面走，不僅在科學發(fā)展上呈現(xiàn)被動形式，也不能適應國內科學的高速發(fā)展”，因此提議自主建造的人認為：自制大口徑望遠鏡的計劃提出是自主發(fā)展天文學的一個契機，又恰好符合科學十二年遠景規(guī)劃“重點發(fā)展，迎頭趕上”的方針、回應了“要以任務帶學科”的口號，對國力發(fā)展和科學發(fā)展都是有極大的益處。自制大口徑望遠鏡的提議最終得到了中國科學院決策層的認可。后來根據(jù)《聯(lián)合作業(yè)報告》的中顯示，院領導之所以如此決定，也是因為考慮到“對節(jié)約國家外匯，培養(yǎng)技術力量，多快好省地發(fā)展我國天文學的研究事業(yè)都有極大的好處。”

就是在這樣的政治氛圍中，自主建造大口徑望遠鏡與樹立民族優(yōu)越感、以及政治上的建設和宣傳目的聯(lián)系在了一起，而天文學們一方面受這種愛國氣氛的鼓舞，一方面迫于形勢的壓力，即使內心明白自制望遠鏡的困難，但也不便反對，而只能順著“大躍進”的思路說話。

提出明確反對意見更是不可能。據(jù)胡景耀先生回憶，當時的年輕科技工作者們是集體失語：“那時候沒有望遠鏡用，當時做（2米望遠鏡）還是不做，不是我們小輩們能發(fā)表意見的，因為洋奴哲學的帽子在那里，誰也不能去碰，碰一下就是右派?！边@樣，本來準備購置望遠鏡的計劃變成了自制2米級望遠鏡的計劃，盡管當時國內根本不具有自制的條件。

1958年6月初，國家計委提出《第二個五年計劃要點》其中提出五年超過英國，十年趕上美國。和1956年發(fā)布的《1956-1967科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃綱要》內容相比較，1958年的《第二個五年計劃要點》已經將“趕上世界先進水平”具體定為了“趕英超美”。當中國提出建造2米級光學望遠鏡之時，美國正在研制口徑2.13米的望遠鏡，程茂蘭先生在1957年的發(fā)言中說：

當時國際上美國已建成5米、3米以及2.5米望遠鏡，并且國立光學天文臺正在研制口徑2.13米的望遠鏡，而前蘇聯(lián)也正在制造2.6米望遠鏡，如果將我們的望遠鏡口徑定在2.16米并較快建成，依望遠鏡的口徑在國際上可排在第五，依國家的話中國可排在第三，是一個偉大的壯舉。

由此看來，之所以把中國大望遠鏡口徑定為2.16米，僅僅比美國正在研制的2.13米口徑大3厘米，只是為了響應“大躍進”運動“趕英超美”的口號。因此，在當時設計者的預想中，如果這架2.16米望遠鏡能夠建造成功，不僅能在口徑上躍居亞洲第一名，而且也還算是“趕英超美”，因此“大躍進”運動對中國擁有大望遠鏡的夢想至少產生了三個方面的影響：一是望遠鏡從直接購買變成自主制止，由此作為對“獨立自主”口號的回應；二是將建造目標定在躋身世界少數(shù)幾個可以制造2米級大口徑望遠鏡國家之列，符合了“力爭上游”的要求；三是將望遠鏡口徑定在2.16米，更是為了迎合“趕英超美”的政治要求。這樣一來，政治目的成為了自制計劃獲批的重要因素，而國家當時實際是否具備自制的技術和條件完全變成了一個次要的，甚至被忽略的因素。

三 望遠鏡研制的最初嘗試

在2.16米望遠鏡計劃被批準之后，紫金山天文臺的科技人員與南京工學院（現(xiàn)為東南大學）機械、動力、無線電三個系的師生在初毓華和汝元功率領下，參照蘇聯(lián)2.6米望遠鏡的結構形式，于1958年當年就完成了2.16米天文望遠鏡的設計方案。1958年中國科學院在南京紫金山北麓建立了南京天文儀器廠，其主要任務就是研制2.16米望遠鏡。紫金山天文臺的檔案《二米一五大型望遠鏡制造計劃（草稿）》真實地記錄了項目參與者當時的雄心壯志：

爭取用一年左右的時間，依靠江蘇省內各有關工廠，有關學校的技術力量，及國內有關重型工廠的大力協(xié)作，完成超英國口徑（1.93米）的2.15米反光望遠鏡一架。制造大型反光鏡不僅在國內是創(chuàng)舉……，同時為制造其他中小型天文儀器創(chuàng)造良好條件，培養(yǎng)一支強大的儀器設計、制作隊伍……。

由于2.16米天文望遠鏡綜合運用了光學、機械學、電子學、自動化等多方面的技術，“靠單槍匹馬不行，要搞大的會戰(zhàn)”。1959年4月成立2.16米天文望遠鏡聯(lián)合作業(yè)工作組，確定由中國科學院所屬長春光機所、機械研究所、自動化研究所、紫金山天文臺、北京天文臺籌備處等單位共同合作完成2.16米天文望遠鏡的研發(fā)工作。據(jù)《2.16米天文望遠鏡大事記》，60年代上半期，一大批青年科技骨干從各研究所和大學抽調分配至儀器廠參與聯(lián)合作業(yè)工作組：黃鐵琴、包可人、郝慶祥、張衛(wèi)一來自長春光機所；張俊德、李德培來自紫金山天文臺；蘇定強來自南京大學天文系；郭乃豎、沈磐安來自西安光機所；蔣筱如、周必方、俞新木畢業(yè)于浙江大學；陳祿順、祝捷畢業(yè)于天津大學；夏立新、施志強、陸文治畢業(yè)于南京工程院等，這些人形成了日后正式研制2.16米天文望遠鏡的主要科技力量。而作為2.16米天文望遠鏡工程的主要領導人，程茂蘭、肖光甲、李競、洪斯溢、蔣世仰、黃磷、胡景耀、李啟斌等，先后發(fā)揮了重要的指導作用。

工程開工后，技術方面確實也遇到了意想不到的困難。首先，望遠鏡最重要的主鏡鏡片磨制也出現(xiàn)了問題，實際上中國當時根本不具備磨制和保養(yǎng)大鏡片的技術，最終的解決方案只能從蘇聯(lián)進口主鏡鏡胚。其次，望遠鏡工程組對國內的機械加工工藝水平也做了一定調查，但遺憾的是所接觸到的大型工廠的加工精度均無法滿足2.16米天文望遠鏡任務所要求的加工水準。在1959年6月的一份名為《關于修改試制二米反光望遠鏡原計劃的報告》里寫道：“由于技術設計時間太短，部分技術設計未能進行復雜的理論計算，又加部分技術設計在國內還是首創(chuàng)……所以原定向十周年國慶獻禮的期成計劃必須全面修改……”

盡管“自力更生”的口號喊的十分響亮，但是僅僅依靠國內的力量根本就不可能完成大望遠鏡的計劃，而在當時國際上能夠給中國提供幫助的只有蘇聯(lián)。在同一份檔案第③項明確提到“派工作小組3-5人攜技術設計去蘇聯(lián)，請?zhí)K聯(lián)有關專家和工程師提出建議?！?957年5-6月長春光機所龔祖同副所長訪問蘇聯(lián)，帶去2.16米天文望遠鏡初步設計稿征求意見，共征得蘇聯(lián)天文儀器專家的12條意見，分別包括了望遠鏡光學系統(tǒng)、鏡片、鏡筒、極軸、支承以及軸承等方面。

由于中國國內沒有制造2米級光學望遠鏡的基礎，蘇聯(lián)專家的12條建議對2.16米天文望遠鏡的制作來說，就起到了技術支持的作用，例如第三條意見的“克賽格林鏡的框子太大，一般框子直徑不應大于主鏡直徑的三分之一”以及第六條意見的“主鏡的蓋子用一個馬達不能使葉片均勻開關”等，均屬于制造經驗范疇，而在制造望遠鏡的經驗這方面，當時的中國天體物理學界是一片空白。因此，蘇聯(lián)專家意見的主要作用對2.16米天文望遠鏡的最初設計進行修正，提供了制造經驗，這使得中國這架望遠鏡的設計更為合理。

也就是說，雖然2.16米天文望遠鏡旨在制作新中國首架自主建造的光學天文望遠鏡，但由于技術力量的不足，其在初期制作的時候，還是大量借助了蘇聯(lián)的技術支持的。

望遠鏡的設計后來經過多次修改，直至1959年南京紫金山天文臺提交了《二米一五大型望遠鏡制造計劃》（草案）。這份制造計劃主要是一份具體分工的預試制，規(guī)定了機械設計、光學材料供應及光學磨制、機械制作、材料供應等分工，預估了工程的開支，以及申請增加技術工人等。并且準備在1960年元旦獻禮。

機械設計部分包括大體部件圖、中小件零件圖的全部設計及磨鏡機的機械設計交由南京工學院機械二系承擔，電力驅動和有線遠距離控制電路設計交由南京工學院動力系及無線電系負責。光學材料方面，望遠鏡主鏡的配置使用了三種方案，并且同時進行。一是自主澆鑄2.3米玻璃元，任務交由長春光機所和成都208廠；一是向蘇聯(lián)緊急訂購一塊同樣規(guī)格的玻璃元；三是再由南京玻璃廠、燈泡廠及上海義生搪瓷廠等承擔制作搪玻璃。機械制作方面是由省市委統(tǒng)一安排，交由南京工學院機械工廠及天文儀器廠等有關廠作為主要制造廠承擔，大型鑄件及大件加工由沈陽重型機四廠及有關重型廠承擔，并擬由南京工學院派出小組駐廠協(xié)助。需求材料方面要求省市委設法調配。工程估價根據(jù)向國外訂貨的資料預估為100萬元，少于向英國訂貨的150萬元?！队媱潯纷詈笮枨笈渲?00到1000名技術工人。

此外，《計劃》中明確提到了“要求60年元旦獻禮”字樣。實際上“獻禮工程”對當今的中國來說都不會陌生。指的是某些特定工程的執(zhí)行或者完成時間與帶有政治色彩的紀念日或重要政治活動等在時間上吻合，從而起到一種宣傳的作用。2.16米天文望遠鏡的獻禮計劃雖沒有定在1959年國慶10周年，但也選擇了1960年元旦獻禮。

紫金山天文臺在江蘇黨政的大力支持和兄弟廠的協(xié)助下，也能自制中小型望遠鏡，1958年國慶前自制成功20-30公分施密特遠鏡一架，又與教學儀器廠協(xié)作，將于1959年元旦前制成一架60公分反光望遠鏡，這不僅顯示了我們自制中小型望遠鏡的技術力量有了飛快的成長，而且用事實證明了天文儀器并不神秘，我們在短時期內超過美國，趕上蔡司是完全可以的。

四 結語

此后建造這架望遠鏡過程更加不順利，先是三年困難時期，項目被迫暫停。1967年當科學院再次下達繼續(xù)研制該望遠鏡建造的任務時，“文化大革命”爆發(fā)。革命小將開始“奪權”，負責望遠鏡研制任務的程茂蘭、蔣世仰、李競、洪斯溢天文學家相繼被認扣上“反動學術權威”、“不清白”、“特務”等帽子被關入牛棚或者是被要求“靠邊站”，望遠鏡研發(fā)工作被迫停止。此外，導致望遠鏡建造停工的另外一個原因是它與當時“備戰(zhàn)、備荒、為人民”的社會思潮相左，社會上反對望遠鏡工程的聲音逐漸高漲，要求望遠鏡工程停工。專家組的成員做了多方努力，希望工程能夠繼續(xù)。1967年，科學院數(shù)理學部調派姚竹紹、黃磷和胡景耀等人組成調查小組，走訪了北京、武漢、南京和上海的一些單位，征詢支持望遠鏡研制的聲音和力量。據(jù)胡景耀回憶，他們當時詢問兄弟單位最多的問題是“這樣的望遠鏡除了用于天文學研究以外，是否還有什么別的工作可以做？”但所有被訪單位都未提出望遠鏡別的方面的用途、特別是在軍事方面上的用途，反而只認為大望遠鏡只能用于基礎理論方面的研究。即沒有軍事方面的用途，又沒有實際應用價值，這就意味著望遠鏡研制工程得不到國家層面的支持，望遠鏡工程只好停工。

2.16米天文望遠鏡的建造是建國初期本著發(fā)展天文學特別是天體物理學的需要而提出的。從最初提出購置方案到最后變成“自力更生”建造方案，極大地受國內政治形勢和社會思潮的影響。自制2米級望遠鏡的方案嚴重不切實際，但在但卻符合了當時“自力更生”、“多快好省”、“趕英超美”等政治氣氛，再加上當時國家經濟困難，外匯儲備不足購買國外望遠鏡的等客觀因素，最終導致天文學家在這個問題上的集體失語，進而造成中國天體物理學研究延后和天體物理研究者學術生命的白白浪費。2.16米天文望遠鏡的建設歷程，可以說是作為基礎理論研究的天體物理學在當代中國曲折發(fā)展的一個縮影。