中国科学院长春光学精密机械物理研究所(以下简称长春光机所)的实验室里放着一面直径4米的碳化硅反射镜，闪闪发光。这面看似普通的镜子，是国防工程期待已久的技术突破。
8月21日，长春光机所承担的国家重大科研设备开发项目“4米高精度碳化硅非球面镜集成制造系统”通过项目验收。在不久的将来，它将在国家陆基大规模光电系统中发挥作用。
这是目前世界上公开报道的最大直径高精度碳化硅非球面镜，也是国内自主制造的最大的镜子。随着这种“卡脖子”技术的捕捉，未来国内大口径光电设备上将越来越多地出现“大镜子”。
自1609年伽利略发明天文望远镜以来，光学系统观测能力的不断提高，离不开一个——的关键孔径。
中国工程院院士、项目验收专家蒋慧琳表示，反射镜直径越大，光学望远镜的分辨率和精度越高，尤其是对于运动目标。记住4米碳化硅，因此，对更大口径镜子的需求是无止境的，也是国际竞争的焦点。
哈勃太空望远镜直径2.4米，观测到的宇宙深度远至距离地球134亿光年；先进光电望远镜(AEOS)直径3.67米，成功观测到美国哥伦比亚号航天飞机事故症结所在；锁眼12(KH-12)卫星相机孔径超过3米，对地分辨率可达0.1米。
长春光机所副所长张学军告诉《中国科学报》对镜面直径的需求没有上限，上限取决于制造和加工能力。绿色碳化硅，这也是中国“卡脖子”的瓶颈。在技术封锁下，中国只能使用直径小于1米的“小镜子”。镜子诞生了
在各种镜面基材材料中，微晶玻璃使用最多。目前单体最大直径可达8米，拼接可达12米以上。但是这项技术被美国和法国公司垄断，直径超过2米就很难引进。
碳化硅在各种材料中具有最好的比刚度和热稳定性，可以实现轻量化结构，是制造镜子的理想材料。例如，它的比刚度是玻璃的四倍，在相同厚度下，它的抗变形能力是玻璃的四倍。然而，它的制备极其困难。“我们试图购买它，但被外国公司以‘战略物资’为由拒绝了”。张学军透露。
在国家对大型光学仪器的迫切战略需求下，长春光机所在中科院和财政部的规划和支持下，于2009年底启动了“4米高精度碳化硅非球面镜集成制造系统”项目。用了8年时间，终于攻克了这项技术，完成了4米高精度碳化硅非球面产品的开发，形成了具有自主知识产权的集成制造平台。其实早在项目成立之前，长春光机所就选择了碳化硅作为突破方向，并开始了相关研究，但并没有得到国际同行的青睐。碳化硅虽然性能优异，但存在很大的技术障碍，难以突破1.5米的直径限制。
R&D项目团队采取了一种不同的方法，采用了一种过去没有人成功过的技术路线。经过数百次的实验探索和工艺验证，突破了一系列技术难点，最终完成了直径4米的整体碳化硅镜坯。
走别人没走过的路，意味着没有成功的经验可以借鉴。这个直径4米的单片碳化硅镜坯失败了4次，成功了第5次。
“烧结一次需要五六个月，整个过程需要一年，五次就是五年。这是一个漫长的过程。”张学军说。
张学军，第一个失败的空白镜子，没有看到整个画面。到的时候，镜坯小组负责人赵文星已经把它打碎了，正在用碎粒子研究失败的原因。到了第五次发布的时候，文不敢上前查看了。
镜片毛坯制造完成后，会经历一个漫长的加工流程。为了保证成像质量，光学系统对反射镜的表面精度有严格的要求。以可见光波段观测为例，表面精度差小于20纳米，就像北京要求陆地平整度差小于1毫米一样。
加工问题层出不穷：碳化硅的硬度极高，在普通材料中仅次于金刚石，研磨抛光到纳米表面精度极其困难。项目组在国外禁运大直径非球面数控加工设备的情况下，开发了适合大直径碳化硅高精度制造的非球面数控加工中心，实现了加工和检测技术的自主控制。最后，抛光后反射面上涂层的反射率达到95%以上。
同时，项目组还开发了一整套具有完全自主知识产权的加工检测设备，使制造大口径镜子的所有核心技术真正掌握在自己手中。
1992年，张学军博士正在学习。当时中国载人航天刚刚建立，急需大直径镜子。张学军回忆说：“当时欧美没有卖。最后从俄罗斯进口了直径0.6米的碳化硅镜。我前年去过圣彼得堡，他们现在可以达到1米的直径。”
买不到就一定要用，迫使长春光机所走上自主创新之路。为了打破垄断，20世纪90年代末，他们开始研究光学级碳化硅陶瓷材料。
“正是西方国家的技术壁垒和封锁增强了我们自主创新的决心。国内需求量很大。我们没有退路，我们必须走这条路。”张学军说。大口径高精度非球面光学镜是一种高分辨率的空间地球观测、深空探测