中国科学院完成了世界上最大直径碳化硅单反射镜的研制。这个成果的意义是什么？
建造一面大光圈的镜子并不容易。“反射镜光圈的上限取决于制造能力。同时，为了保证望远镜的分辨率和成像质量，反射镜必须具有非常高的面形精度。”长春光机所副所长张学军介绍，以可见光波段观测为例，地表精度至少要在1/30波长以上，这就好比把一个4m的反射镜放大到一个城市的大小来平整土地，东南角和西北角的高差要在正负几毫米以内，土地平整度要小于1mm。这对镜坯材料和光学加工技术提出了极其严格的要求。
对于镜坯，材料的比刚度和热稳定性必须尽可能大，这样随着口径的增大，材料的刚度仍能保证表面的稳定性，受热环境影响较小，有利于减轻系统重量。
世界上常用的镜坯材料包括应时玻璃、微晶玻璃、碳化硅、金属铍等。碳化硅因其优异的比刚度和热稳定性成为镜面候选材料的宠儿。碳化硅虽然性能优异，导热快，热变形小，但与微晶玻璃等其他原材料相比，制造难度更大——碳化硅本身属于陶瓷，一旦加大直径，烧结时容易开裂甚至断裂，一度被认为无法突破1.5米的直径限制。
大口径反射镜的镜坯制造和镜面加工技术被少数西方国家掌握，中国始终无法自主制造4米的大口径反射镜。”张学军坦率地说。为了打破垄断，上世纪90年代末，长春光机所就已经布局光学级碳化硅陶瓷材料的研究。团队用了10多年的时间，经历了上百次的实验探索和工艺验证，先后突破了1米和2米口径的碳化硅镜坯，最终于2016年成功研制出4米口径的碳化硅镜坯。镜坯是有的，但是碳化硅极高的硬度也给加工方法带来了新的挑战。另外，光学粗抛光后的碳化硅表面存在细小缺陷，会影响反射率等光学性能，需要通过后续工艺改善表面特性。项目组利用计算机控制的光学表面成型技术，结合“应力盘”抛光、磁流变抛光等加工技术，大幅提高了非球面的制造精度和效率。同时采用摆臂式轮廓仪检测、光学零补偿干涉测量等先进检测技术，实现了4米反射镜的原位检测。最终，镜面精抛光后的反射率大于95%，适合工程应用，实现了4米大口径非球面镜的高精度光学加工。只掌握4米反射镜的制造工艺，并不是对核心技术的自主掌握。张学军说，与加工技术同样重要的是研发制造4m反射镜所需的成套制造设备。围绕镜面研制过程，项目完成了三个子系统、10多套加工检测设备的研制，全部来自自主知识产权。目前，长春光机所研制的2米口径反射镜已经在实际工程中得到应用。2022年，中国空间站多功能光学设施将使用中国自主研发的大口径反射镜。在不久的将来，4米级反射镜也将用于我国新一代光电观测系统。