一 學(xué)習(xí)經(jīng)歷

1 動蕩歲月，輾轉(zhuǎn)于十一所學(xué)校

我1930年出生于上海吳淞，童年時期相對還算太平。1932年淞滬戰(zhàn)爭爆發(fā)，我家就搬到嘉興，在嘉興北門秀城橋附近離外婆家很近的地方造了兩間二層樓房。因為離得近，經(jīng)常去外婆家玩，有時也到嘉興南湖游玩。

小時候過得還算無憂無慮，思想比較活潑，很能自娛自樂，聰明但也淘氣。我是家里功夫最好的，尤其擅長踢毽子，有一次踢得滿頭大汗，脫了棉襖，著了涼，落下了咳嗽的毛病，一到冬天就犯，過了很多年才好。

小學(xué)到中學(xué)期間，時局動蕩，但父母非常重視子女教育，一直竭盡所能要我們上學(xué)。當(dāng)時的政府也很重視，即使在日寇鐵蹄之下，也盡可能辦流亡學(xué)校，幾間茅屋就可以上課。所以八年時間里，我讀完了小學(xué)、初中和高中。不過讀過的學(xué)校就很多了，累計上了4所小學(xué)、3所初中、4所高中。

1935年，我上了嘉興中學(xué)附小，讀了兩年，學(xué)校比較正規(guī)，校舍也很好。那時姐姐已經(jīng)上五年級了，我就每天跟姐姐一起上學(xué)、放學(xué)。小學(xué)時雖然識字不多，但很喜歡讀哥哥姐姐們的課外讀物。那時非常好奇，有次聽姐姐一個養(yǎng)蠶的同學(xué)說，吞吃活的春蠶夏天就會皮膚涼爽不怕熱，我還真吞了一只。那段時間里我記憶中最美好的，就是學(xué)會了《賣報歌》《總理紀(jì)念歌》《國旗歌》等歌曲。

1937年七七事變后，父親帶著全家逃難到莫干山。莫干山本來是有錢人避暑的地方，但時局混亂，上山避暑的人很少，空房子好找。我家在“陰山”下坡不遠(yuǎn)處的一個房子住下，旁邊有一所公益會小學(xué)，正值秋季開學(xué)，我正好就讀三年級——也許大人就是沖著這所小學(xué)而選擇這里。小學(xué)三年級下學(xué)期又轉(zhuǎn)到崗頭村一所辦在“一統(tǒng)飯店”里的小學(xué)。

父母擔(dān)心在山上常住會影響孩子上學(xué)，于是1938年暑假后決定下山，但由于嘉興的房子被一個日本商人占用，我們只好去上海，在那里住了四年。

當(dāng)時家庭經(jīng)濟(jì)已經(jīng)沒有保障了。父親先是租了間辦公室掛牌行醫(yī)，但沒有根基打不開局面，很快就撤了。后來到莫干山的武康衛(wèi)生院，他一個人去工作，但小孩要讀書，家還在上海，開銷比較大，生活很苦。大哥二哥都在上海中學(xué)，開始是走讀，后來住校，因為家里經(jīng)濟(jì)困難，他們一方面申請獎學(xué)金，一方面自己在雜志上投些翻譯稿掙些稿費貼補(bǔ)。

我上的是一所比較高檔的私立小學(xué)，叫“正志小學(xué)”，本來學(xué)費很貴，但通過父親的朋友減免了學(xué)費。小學(xué)時算術(shù)學(xué)得比較好，還在比賽中獲過獎。學(xué)課文也有點興趣，喜歡古文，有時候還配著音樂唱。最怕的是記日記和寫作文，因為教語文的老師很嚴(yán)厲，如果我成績不好還會挨打，不過她對工作認(rèn)真負(fù)責(zé)，上學(xué)和放學(xué)時都站在校門口接送學(xué)生。

小學(xué)時我在學(xué)習(xí)上毫無自覺可言，而且因為很頑皮，老師常去家里告狀。大哥二哥學(xué)習(xí)成績都很好，母親最操心的是我的學(xué)習(xí)，經(jīng)常對我說一定要好好學(xué)習(xí)，將來能找個好工作自立，否則只能去拉黃包車，或者去求大哥二哥討生活。她對我提出的其實只是最低要求，并沒有要我們靠讀書光宗耀祖。只是那時候太小，不懂事，管不住自己。

1941年夏天，母親帶我到父親工作的莫干山過了一個暑假，結(jié)果誤了考育才中學(xué)的時間，只好到不遠(yuǎn)處的“京江中學(xué)”讀初一上學(xué)期，學(xué)校在法租界外。12月珍珠港事件爆發(fā)后，日寇進(jìn)入租界，京江中學(xué)停辦，我又轉(zhuǎn)到博文中學(xué)讀了半年。1942年，家里經(jīng)濟(jì)愈來愈困難，父母決定搬到父親工作的安吉縣小村（后改為曉村），就讀武康縣立初中。

當(dāng)時開設(shè)的課程很多，包括國文、代數(shù)、英文、史地、物理、幾何、音樂、體育等。印象最深的是教物理和幾何的老師。他很有學(xué)問，教學(xué)方法也很好，多是啟發(fā)式的，經(jīng)常提出問題但不馬上解答，而是留出點時間引導(dǎo)學(xué)生多思考。他愛讀書，也喜歡釣魚，我對他在村邊小溪邊看書邊釣魚的印象很深。我和小伙伴們也經(jīng)常到村邊的小溪或小池塘中抓蝌蚪、捉魚蝦，有時候還自制些工具抓，提升效率。

抗戰(zhàn)時的國民政府對辦學(xué)還是很重視，許多臨時中學(xué)都是在逃難過程中臨時組建的，雖然條件比較簡陋，但學(xué)生仍然不少。教師背景差異很大，既有大學(xué)的教授，也有私塾的老先生，但總體還是不錯的，許多優(yōu)秀的教師也是一邊逃難一邊教學(xué)。

1943年夏，武康縣中和武康衛(wèi)生院從安吉縣的小村搬回莫干山，從家到學(xué)校要走很長的路。也是大概從這時候開始，我才有點讀書的自覺性，已經(jīng)能夠很專心地聽課，思維緊跟老師講解。上學(xué)時很認(rèn)真地記筆記，經(jīng)常得到母親的夸贊，這個習(xí)慣給我以后的工作也帶來了極大的便利。

初中畢業(yè)后，進(jìn)入孝豐縣境內(nèi)的中正中學(xué)。學(xué)校條件很差，校舍也是借用的民房。在那里讀完高一上學(xué)期后，本來打算寒假后繼續(xù)讀，結(jié)果1945年春節(jié)后傳來消息學(xué)校不能開學(xué)。父母一直想盡辦法讓我們讀書，但那時條件實在不允許，我只能在隨后的一年里失學(xué)在家。其間，母親不斷要求我復(fù)習(xí)之前學(xué)過的課程，我也在樓下弄了個固定的位置，計劃每天自學(xué)，不過因為玩心太重，堅持得并不好。

日本投降后，我家搬回了嘉興。1946年春，由于嘉興中學(xué)只有浙西一中的學(xué)生可以轉(zhuǎn)學(xué)入讀，我只好插班進(jìn)入私立秀州中學(xué)讀高一下學(xué)期。后來通過插班生考試進(jìn)入嘉興中學(xué)，讀高二、高三直到畢業(yè)。當(dāng)時國民政府浙江省嘉興專員很重視人才培養(yǎng)，以個人名義在學(xué)校設(shè)立了專項獎學(xué)金，專門授予高三物理、高二代數(shù)的第一名，我高二時正好得了一次。

1948年我在嘉興中學(xué)畢業(yè)，準(zhǔn)備參加高考。因為一直以二哥為偶像，我的第一目標(biāo)是上海交大機(jī)械系，志愿報了交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)，都是機(jī)械系。

我那時自認(rèn)為考取的把握很大，無心復(fù)習(xí)，暑假時還經(jīng)常去旁觀大人們打麻將，結(jié)果一所理想的大學(xué)也沒有考上，只考上了同濟(jì)的預(yù)科。沒辦法，只好去同濟(jì)大學(xué)預(yù)科學(xué)了再說。學(xué)了一個學(xué)期后，回家對父母說感覺學(xué)不到東西，就不再想去了。

父母也同意，于是我插班到南洋模范中學(xué)讀了高三下學(xué)期。南洋模范中學(xué)是全國有名的中學(xué)，高水平教師薪資很高，一些老師寧愿放棄交大講師，甚至是副教授的職位到南模任教，因此聚集了一批學(xué)術(shù)淵博的名師。比如當(dāng)時的物理老師就直接用英語授課，讓我們不僅學(xué)到了物理知識，還提高了英語聽力水平，一舉兩得。我雖然只在南模讀了半年，卻深感受益匪淺。

這段時間我一心要考上好大學(xué)，洗去落榜之恥，暫時不能回家時就在校認(rèn)真復(fù)習(xí)功課。第二次高考，我收到了交大、清華和浙大的錄取通知。

2 北上清華，與天文結(jié)緣

本來我是決心要上交大的，第一批南方新生已乘火車出發(fā)，我還在等交大的報到日期。后來哥哥接到北大的錄取通知，他是一定要去北京的。這時候我做了一個重大改變，就是我也要去北京，上清華大學(xué)。其中一個重要原因就是交大是工業(yè)管理系錄取了我，而清華是機(jī)械系，可以免去轉(zhuǎn)系的麻煩。這個決定對我的人生軌跡是影響深遠(yuǎn)的。

于是我就參加了清華第二批南方新生的集體北上行列。火車過長江需要專用渡輪，整個過程大概要兩個小時。在浦口等車時，一個清華老生還用上海話給新生講天文知識。

一年級的課程都是基本課，我除了規(guī)定的幾門正課外，還慕名聽了華羅庚先生的數(shù)論課，甚至放棄機(jī)械系的木模課去聽物理系葉企孫先生的光學(xué)課。

當(dāng)時我對大學(xué)普通物理有個錯誤概念，認(rèn)為和高中物理差不多，不大當(dāng)回事，結(jié)果第一學(xué)期小考沒有及格，到大考時有點急了，下功夫復(fù)習(xí)了一番，考了90多才把平均分扳回來。

清華物理系高年級學(xué)生自發(fā)組織了“天文學(xué)習(xí)會”，我也參加了，并且很認(rèn)真的聽報告，做讀書筆記，有時候也翻譯英文雜志上的文章，甚至還用父親的老花鏡和二哥的近視鏡做了個低倍率伽利略望遠(yuǎn)鏡。

二年級開始有了機(jī)械課的主要課程，后來又分了機(jī)械制造、汽車和熱工三個專業(yè)，我選的機(jī)械制造。那時我開始有點鉆研意識，自發(fā)到圖書館去找機(jī)械制造方面的雜志文章，還翻譯了一篇關(guān)于“無心磨床”的文章。

大學(xué)三年級時，由于國家建設(shè)需要，要提前畢業(yè)。在畢業(yè)前，我看到報上消息，王大珩先生等人向政府建議成立儀器館，我想這個機(jī)構(gòu)很符合我的目標(biāo)。分配前，中科院到學(xué)校招人，當(dāng)時的思想教育主要還是服從分配，我抱著試一試的心態(tài)第一志愿填了儀器館，第二才是服從分配。后來正式公布，我被分到儀器館，只不過有點小遺憾，地點變成了長春，而不是之前了解的北京。

二 蘇聯(lián)留學(xué)

分配到儀器館后，我們先在科學(xué)院本部學(xué)習(xí)了兩個月左右，期間繼續(xù)參加天文學(xué)習(xí)活動，參觀了泡子河古觀象臺的古代天文儀器，后來才到長春。儀器館在鐵北，相當(dāng)荒涼，只有三個研究室和一個試制車間。

我剛到時先是被分配到技校教書，包括代數(shù)和金工。備課很認(rèn)真，講到游標(biāo)卡尺時，我為了更嚴(yán)密，還自己推導(dǎo)了數(shù)學(xué)表達(dá)式。后來被安排做沼氣檢定儀、氣體流量計等工作。當(dāng)時大量的科技文獻(xiàn)都是蘇聯(lián)的，學(xué)俄文是技術(shù)人員的必修課。1952年剛到儀器館不久，科學(xué)院就要求長春的單位組織突擊學(xué)習(xí)俄文。儀器館比較重視學(xué)術(shù)交流，東德蔡司廠的專家、英國的教授、美籍華人等都來作過報告。后來儀器館為了進(jìn)一步培養(yǎng)俄語人才，指定了包括我在內(nèi)的6個人脫產(chǎn)學(xué)習(xí)，期間還到北京為國家的“十二年科學(xué)規(guī)劃”做了一段俄文翻譯。

1956年5月，我和同事接到所里通知，準(zhǔn)備去蘇聯(lián)學(xué)習(xí)。我有點受寵若驚，也有點壓力，工作已經(jīng)4年，不知道還能否適應(yīng)讀書生活。

我被派到蘇聯(lián)科學(xué)院的普爾科沃天文臺，導(dǎo)師是馬克蘇托夫系統(tǒng)的發(fā)明人——馬克蘇托夫院士。他給我定了研究題目和要看的書，安排好了車間的實習(xí)內(nèi)容——磨一塊160毫米、F/6的拋物面鏡。

我學(xué)習(xí)上很努力，主要想的是至少不給國家丟臉。第一年研究生的四門課都得了5分滿分，工廠實習(xí)也很努力，磨玻璃得心應(yīng)手，老師評價我磨好的拋物面鏡“好得很”。

初到蘇聯(lián)的前一兩年，我住在郊外，感覺十分孤單，好在那時住城里的留學(xué)生都愿意到郊外玩，星期日經(jīng)常有熟人來。我也很樂意在國內(nèi)來人訪問時去做翻譯，陪他們訪問蘇聯(lián)國家光學(xué)研究所和國家光學(xué)機(jī)械廠。

1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星，普爾科沃天文臺也組織了人工觀測，我出于新鮮也認(rèn)真地參加了觀測，還獲得了天文臺發(fā)的積極觀測者證書和紀(jì)念章。

國內(nèi)天文界和蘇聯(lián)聯(lián)系多，到普爾科沃天文臺實習(xí)和訪問的人很多，很多蘇聯(lián)的天文學(xué)家也到過中國，對中國印象很好。比如做天體測量的一個教授非常關(guān)心中國留學(xué)生的學(xué)習(xí)以及生活，有一次把好幾個學(xué)生請到家里做客。

1956年留學(xué)生國慶獻(xiàn)禮，我和另一個實習(xí)生向老師提出要做一個200毫米口徑的天文照相物鏡，老師聽了很吃驚地說，“要做這樣一個光學(xué)鏡頭，這個小光學(xué)車間只怕全得交給你們了”。經(jīng)過幾次交涉，他也替我們著想，建議我們做一個馬克蘇托夫系統(tǒng)，相對要簡單很多。這時紫金山天文臺的一個實習(xí)生正好過來，我們非常賣力，加班加點，我3天內(nèi)搞出了光學(xué)設(shè)計，他們2個人一個星期就磨好了鏡頭。

第二年起就進(jìn)入課題，導(dǎo)師給我的題目是“大望遠(yuǎn)鏡二次凸面鏡的檢測”。他的期望是對Hindle方法做一個全面計算和分析研究。

檢驗凸面鏡最頭疼的是必須要有一束能包容被檢鏡的會聚光束，而這束會聚光束要由一個輔助的凹面鏡產(chǎn)生。我在做的過程中發(fā)現(xiàn)，包容被檢鏡的會聚光束，最小的應(yīng)該是與它的法線重合的，只要讓這束光帶有和被檢鏡法線一樣的像差，就可以實現(xiàn)檢驗光路。Hindle方法中會聚光線不和法線重合，因此它的輔助凹面鏡就較大。于是我就推導(dǎo)如何計算這個輔助凹面鏡的公式，實際上就是將反射檢驗的補(bǔ)償原理用在凸面檢驗中。公式分析和計算結(jié)果都表明，這個輔助凹面鏡必須是一個橢球面鏡，詳細(xì)計算得到的最佳尺寸是被檢鏡的1.5倍左右。而Hindle方法的輔助鏡是被檢鏡的2.2倍左右。當(dāng)然我這個方法有一個缺點就是輔助鏡是非球面，但老師認(rèn)為這個缺點問題不大，因為橢球面鏡可以自檢，而且非球面度也不大，容易做，但對大口徑鏡面而言，縮小檢驗鏡的口徑十分有利。這樣就找到了一個新的檢驗方法，比Hindle方法有一點優(yōu)越性，論文重點也就移了位置。我用這個新的檢驗方法檢驗并磨出了天文臺正在做的PM700望遠(yuǎn)鏡的凸面鏡，既加強(qiáng)了自己的論文，也為臺上解決了一個不小的問題。

我把這個新的檢驗方法寫成文章，先投到國內(nèi)的《天文學(xué)報》發(fā)表，想使國內(nèi)先受益。一個蘇聯(lián)女研究生知道后，叫我馬上寫成俄文在普爾科沃天文臺臺刊上發(fā)表。蘇聯(lián)研究生實習(xí)期間需要在所內(nèi)做一次學(xué)習(xí)報告，我就把已經(jīng)做好的和下一步要做的想法作為報告內(nèi)容講了一通，結(jié)果被評為優(yōu)秀，還獎勵了一個月的研究生津貼。

老師說起我這個方法，指著自己說“我自己怎么就沒有想到呢？”。我心想，要是老師全都想到了，那學(xué)生還做什么？

后來我回國后，老師來信說城里的工廠按照我的方法加工、檢驗了6米望遠(yuǎn)鏡的凸面副鏡，工廠里的人稱我的這個方法為“潘氏法”。

還有一次老師高高興興地來講他新近推導(dǎo)出的一個公式，是用于最后收斂馬克蘇托夫式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計的，是手工計算。我抱著學(xué)習(xí)的心態(tài)自己推導(dǎo)了一遍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一點小錯誤，就去和他說了。正好他在用這個公式時，發(fā)現(xiàn)總不能一次到位，心里很不自在，后來用了我改正的公式，非常利索地一次解決問題。他很高興，表揚了我，還對其他研究生說“你們只知道聽，聽過就算了，應(yīng)該像潘那樣……”，弄得我很不好意思。

1960年7月末，我順利通過了論文答辯，按時完成了四年學(xué)習(xí)任務(wù)。老師在我的畢業(yè)鑒定上寫道：“帶這樣的研究生感到一種愉快，一種滿足”?？磥硭麑ξ疫@個學(xué)生還是滿意的。離開普爾科沃天文臺時，他還到公交車站送我，和我貼面告別。

主持我畢業(yè)論文答辯的麥爾尼科夫院士在一次采訪中也對我的工作大加贊賞，通過塔斯社進(jìn)行了報道。回到國內(nèi)后，《中國青年報》和《北京日報》還根據(jù)這篇報道專門刊登了一條關(guān)于我在蘇聯(lián)學(xué)習(xí)不錯，得到蘇聯(lián)好評的短消息。

三 科研生涯

1 參與150-1，建立大口徑光學(xué)儀器制造基礎(chǔ)

回到長春不久，受時局影響，加上本身性格原因，我的基本想法是要多做點技術(shù)工作。不知道是不是因為我在蘇聯(lián)的研究課題屬于光學(xué)檢驗的關(guān)系，我被分在光學(xué)室的檢驗組，但沒有給具體的題目。

不久后，長春光機(jī)所開始接受靶場光學(xué)測試儀器研制工作，開始是仿瑞士的EOTS，后來所里對科研任務(wù)有了新的打算，要接更大的靶場儀器任務(wù)，也就是150-1，我的主要工作也轉(zhuǎn)移到了150-1項目上。

參加150-1時接到的具體任務(wù)有兩個，一是做王大珩先生提出的實驗，實測在一定的對空張角下，天空背景在地面的照度隨太陽不同夾角的變化。為此我專門做了一個木框架的紙管，用我自己的一個照相測光表測了數(shù)據(jù)。二是要我通盤考慮光機(jī)所做150-1，在光學(xué)技術(shù)方面還應(yīng)做哪些準(zhǔn)備。這件事涉及的問題多，因為光機(jī)所過去都是做小口徑的，200毫米的已經(jīng)是最大的了。我考慮主要問題有三個：一是沒有磨大鏡子的機(jī)床，包括粗磨和拋光；二是沒有檢驗大口徑光學(xué)部件和系統(tǒng)的方法；三是沒有檢驗需要用的專門儀器。

我遇到的第一個具體問題是，所里科技處問我，為磨60厘米中間試驗望遠(yuǎn)鏡而專門設(shè)計的、剛組裝起來的磨鏡機(jī)，是不是能用來磨150主鏡？我實地看了這臺機(jī)器的試車情況，只覺得開動起來就像開動蒸汽機(jī)車，噪聲和振動都很大，而磨光學(xué)元件最犯忌的就是磨鏡機(jī)本身的振動。原來設(shè)計這臺機(jī)器的人自己不懂磨鏡子，他沒有用傳統(tǒng)的皮帶輪，而引入了新的無級變速機(jī)構(gòu)，即兩個相互倒置的鋼錐體，外面套以鋼環(huán)，靠摩擦傳動，用撥叉移動鋼環(huán)就可以實現(xiàn)無級變速。而皮帶輪可以吸收掉齒輪減速機(jī)構(gòu)帶來的振動，這個鋼輪無極變速反而自身產(chǎn)生了極大的振動?？萍继幰抑苯酉蛩I(lǐng)導(dǎo)匯報，所領(lǐng)導(dǎo)聽完后立即放下手頭工作，親自到現(xiàn)場看。看后立刻表示同意我的意見，還要我提出另做機(jī)器的方案。我根據(jù)在蘇聯(lián)看到和國內(nèi)紫金山天文臺的機(jī)器，提出了方案，最大可以磨直徑800毫米。

所里也有人在研究刀口檢驗，并做了一臺很笨重的刀口儀放在實驗室，但無法實用。刀口儀的關(guān)鍵在其頭部，一定要本身很輕巧，便于隨時挪動，基座不能也不需要大而厚重，不能要求待檢件去湊近儀器，所里設(shè)計的恰恰違反了這點。于是我根據(jù)蘇聯(lián)刀口儀的記憶，提出了設(shè)計方案，做了好幾臺。后來天津光學(xué)儀器廠問光機(jī)所要了圖紙去，略加修改變成他們的產(chǎn)品，生產(chǎn)了一大批。使用刀口儀，根據(jù)陰影圖判斷待檢對象好壞，不是任何人稍微學(xué)學(xué)就能會，而是要有一個學(xué)習(xí)和熟練的過程的。所里要我對光學(xué)車間和裝校車間的一部分人員做系統(tǒng)培訓(xùn)，我就先寫出講義，再專門講了幾次。

150-1的光學(xué)部件中，它的前端保護(hù)窗的磨制是一個難題，直徑有630毫米，厚度只有30毫米。雖然只是保護(hù)窗，但光學(xué)質(zhì)量要求同樣很高。對它的平面，只能采用Commom法檢驗，就是要有一個長半徑標(biāo)準(zhǔn)球面鏡。為此我先花了很長時間和工人一起磨了一個曲率半徑12米的標(biāo)準(zhǔn)球面鏡，為了使這塊保護(hù)窗從機(jī)器上取下時不變形動足了腦筋。兩個表面分別磨好后，還要做一個透過檢驗，這要求有一束大口徑平行光，但大口徑平行光管還沒有，我就考慮能否利用那個標(biāo)準(zhǔn)球面鏡，在小角度的匯聚光束里檢驗，通過簡單的光學(xué)計算，表明引入的球差很小，完全可以忽略，這樣我對這塊保護(hù)窗的光學(xué)質(zhì)量就完全可以控制了。

150-1進(jìn)入裝校程序后，科技處要我考慮光學(xué)系統(tǒng)的最后檢測問題。對這樣的口徑不算太大的系統(tǒng)，一臺大口徑平行光管是必不可少的?？萍继幵谖业慕ㄗh下，決定做一個口徑700毫米的大平行光管以及一塊標(biāo)準(zhǔn)球面鏡。平行光管的主鏡是球面鏡，焦點前加兩片改正鏡，這樣的設(shè)計磨制周期最短。這個平行光管在裝校車間發(fā)揮了很大作用，2005年，我有一次回長光所到裝校車間參觀，看到還在用。我堅持要做標(biāo)準(zhǔn)球面鏡、標(biāo)準(zhǔn)平面鏡和大平行光管的思想，是在蘇聯(lián)時老師馬克蘇托夫反復(fù)講過而形成的。

2 主持216工作

1959年，紫金山天文臺提出自主研制2米級大望遠(yuǎn)鏡。為了世界排名可以在前5名以內(nèi)，定下的通光孔徑是2.16米，并組織南京工學(xué)院機(jī)械系師生，以蘇聯(lián)正在研制的2.6米望遠(yuǎn)鏡為藍(lán)本，很快完成了設(shè)計。后來牽頭單位轉(zhuǎn)到長春光機(jī)所，所里帶了一套藍(lán)圖到蘇聯(lián)，要我聯(lián)系2.6米望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械設(shè)計負(fù)責(zé)人，請他提提意見。蘇聯(lián)2.6米望遠(yuǎn)鏡的總設(shè)計是亞米尼亞人，在普爾科沃天文臺兼職，每周四到天文臺來。我通過天文臺和他聯(lián)系好，把全套圖紙給他看，他看后認(rèn)為圖紙上問題太多，沒法一一指出，但從機(jī)械設(shè)計的角度提了一些意見。后來圖紙放在我在蘇聯(lián)的辦公室里，都沒有帶回去。

2.16 米望遠(yuǎn)鏡因為經(jīng)濟(jì)困難暫時下馬，改為先做60厘米的“中間試驗望遠(yuǎn)鏡”，為做2.16米主鏡向蘇聯(lián)訂購的鏡坯不久后運到了光機(jī)所。150-1任務(wù)開始后，長春光機(jī)所決定放棄做2.16米望遠(yuǎn)鏡的牽頭單位，將60厘米望遠(yuǎn)鏡和一批技術(shù)人員分到西安光機(jī)所，由龔祖同先生負(fù)責(zé)。還有幾個原機(jī)械所的，已接觸60厘米中試望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)人員則直接去了南京天文儀器廠。

1975年，216工作重新啟動，經(jīng)王大珩先生推薦，我以出差方式參加，而且當(dāng)了技術(shù)組長。從1976年到1980年，我出差到南京的時間很多。那里條件很差，住在天儀廠的招待所，吃食堂，有段時間甚至就住在食堂前的一排平屋內(nèi)。一方面我是想調(diào)回南方，另一方面也是喜歡天文望遠(yuǎn)鏡，所以一直堅持了下來。

1980年，我正式調(diào)到南京。我介入的時候總體方案已經(jīng)經(jīng)過開會確定，不需要我考慮總體方案的問題，也根本不可能再改方案，幾個大件的加工已和上海的廠家談簽合同，所以如何進(jìn)入角色是個問題。我立定的主意是只有排除一切干擾，踏踏實實做好工作一條路。我全面考慮之后覺得應(yīng)該從看圖紙著手，一是看設(shè)計上有沒有原則錯誤，二是看各部分之間有沒有矛盾。

看過圖紙后，感覺問題最大的是“中間塊”的重量太重，達(dá)到9噸，鋼板沒有必要用20毫米厚，但具體設(shè)計人員堅持不同意減薄。其次是赤緯軸的剛度不夠，以致其彎沉導(dǎo)致的光軸指向精度達(dá)不到要求。而這兩者又是有關(guān)聯(lián)的，如果中間塊減輕，緯軸變形也就小了。

當(dāng)時管理上還是計劃經(jīng)濟(jì)年代的模式，院機(jī)關(guān)組織了“八大件”的設(shè)計審查會，還專門針對中間塊的設(shè)計開了一次會，請了力學(xué)所的一位研究員做力學(xué)計算。他也覺得原設(shè)計過重，當(dāng)時還沒有有限元分析軟件，他用材料力學(xué)的解析公式做了計算，建議將中間塊的內(nèi)層改為10毫米厚的鋼板。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計者才同意將內(nèi)層鋼板由20毫米改為10毫米，于是中間塊的重量也由9噸降到了6噸。緯軸方面也盡量縮短緯軸的長度，加上中間塊的減輕，緯軸的變形也就達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

原設(shè)計的主鏡罩是十幾片的花瓣狀開合機(jī)構(gòu)，但局部組裝試驗時，開啟后閉合時，有的葉片總是不能按序動作，因而沒法用，多次修改也不能解決，設(shè)計者也很無奈。1980年我去澳大利亞考察時，看到他們2.2米望遠(yuǎn)鏡的主鏡罩是對開門式，外觀上雖然不及花瓣式好看，但動作很可靠。因此我建議改為對開門的方式，設(shè)計者接受了這個意見，很快解決了問題。

主鏡室設(shè)計負(fù)責(zé)人因為年齡問題，突然提出要退出216技術(shù)工作，因為圖紙已經(jīng)下到車間準(zhǔn)備開始加工，部分大件已經(jīng)鑄出了，暫時找不到合適的人接替工作，這個難題便又落到了我的頭上。我找人協(xié)助，技術(shù)上仍然是我負(fù)責(zé)，從仔細(xì)檢查零件圖著手，也發(fā)現(xiàn)了一些圖紙設(shè)計上的錯誤。

主鏡的中間孔要和機(jī)械軸的球形面精密配合，但主鏡中間孔加工時沒有到位，有錐度，導(dǎo)致球頭裝到一半就進(jìn)不去了。有些人主張要修球頭，但這樣一來主鏡孔和球頭的軸向位置就固定了，沒有一點點調(diào)整的余地。我力主修主鏡孔，并設(shè)計了研磨工具，利用大車間的行車，通過彈簧吊起工具，非常平穩(wěn)地研磨好了中孔，順利解決了問題。

主鏡坯最初選的是1959年從蘇聯(lián)進(jìn)口的玻璃鏡坯，熱膨脹系數(shù)比普通玻璃低，但不及微晶玻璃，而且由于是分層澆成，有明顯接合面，內(nèi)部雜質(zhì)也比較多，表面有幾處硬度不均勻，下手再修難度很大。后來上海新滬玻璃廠為216研制的微晶玻璃也有了一塊合格的，于是就著手開始加工。本來一切都做得很好，到了要將鏡坯翻身，精密加工面形時，出了驚天事故。由于廠里管理制度不完善，承包加工的人采用的吊裝鋼絲過細(xì)，不小心把大玻璃打碎了。收到消息時，我正準(zhǔn)備去機(jī)場到武漢參加一個激光應(yīng)用研討會，當(dāng)場驚呆了，立刻退掉機(jī)票。后來才了解到，工作人員用的鋼絲直徑是10毫米，他只簡單計算了垂直狀態(tài)鋼絲繩的拉伸強(qiáng)度，而實際情況是繩的兩端對吊點的張角非常大，受的拉伸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直狀態(tài)。更嚴(yán)重的是在吊鉤下用夾子把鋼絲繩夾了起來，對鋼絲繩產(chǎn)生了很大的剪切力，等于一把剪刀在剪拉緊的棉花繩，這個狀態(tài)哪有不斷之理。這塊玻璃打碎后，216望遠(yuǎn)鏡只能用那塊不太好的蘇聯(lián)玻璃，由于表面層硬度不均勻，只能加手修，造成一些高頻誤差，影響了光能集中度指標(biāo)。

到了要考慮望遠(yuǎn)鏡在南京廠里初裝時，首要問題就是裝配場地。北京天文臺的意見很明確，就是在廠里要能看到星，按常規(guī)思維就要建一個能打開屋頂?shù)难b配車間，需要新建。廠里向中科院打報告，從長遠(yuǎn)考慮，計劃建一個能裝5米級望遠(yuǎn)鏡的裝配車間?？茖W(xué)院也同意了，廠里在四大件車間對面空地上也挖好了預(yù)備豎車間基柱的好幾個水泥沉坑。但后來科學(xué)院一時拿不出錢，說要等等，這就很被動了，難道216也要停下來等？有人建議我起草寫報告給中科院，說明建裝配車間的緊迫性。我考慮還是得積極想辦法，我原來意見是在四大件的車間里裝，為了能進(jìn)行觀星，先將屋頂?shù)囊徊糠指脑斐苫顒拥?。但廠里很多人，包括基建部門都反對，主要是怎么防雨漏的問題，這也確實是很困難的事。我又仔細(xì)看了四大件車間的圖紙，上面有詳細(xì)尺寸，再對照我畫的216總裝圖，發(fā)現(xiàn)四大件車間有一排采光玻璃窗，有可能通過它來觀察天空，于是做了具體設(shè)計，算出在我們將要觀察的月、日和晚上時段，通過天窗能看到的天區(qū)，再從星圖上找，有沒有可供拍照的較亮的星，并專門寫了一個報告，說明利用四大件車間裝調(diào)216望遠(yuǎn)鏡的可能性。

望遠(yuǎn)鏡機(jī)械零件基本加工好之后，就要考慮部套組裝，我在長春時弄過經(jīng)緯儀，雖然尺寸小很多，但基本原理是一樣。我在思索一番后，分了六七個步驟，做了書面準(zhǔn)備，給廠里檢驗組的人講了幾次。極軸在大車間吊到基墩上時，也發(fā)生了驚險的一幕，因為吊裝動作很大，風(fēng)險也很大。極軸放在車間比較中間的位置，而行車在靠邊墻的地方。在行車未到極軸正上方時，指揮吊裝人員就指揮起吊，結(jié)果行車一邊自己在滑行，極軸也被拖著往邊上移動，這就相當(dāng)危險了，幾十噸重的大軸碰到任何東西都是事故。我看情況不對，立刻叫停，并叫司機(jī)利用行車剎車一點點的讓行車自行滑到大軸正上方，然后慢慢起吊，解決了危機(jī)。

216望遠(yuǎn)鏡在大車間架起來之后要做的第一步是調(diào)好光軸和找到焦點，第二步是測試指向精度，第三步是拍照看星像質(zhì)量。在廠里主要是測指向精度的重復(fù)性。主鏡沒有條件鍍鋁，只能化學(xué)鍍銀，銀層很快氧化，反射率立刻就降到30%以下。所以第一次找星、找焦點位置相當(dāng)困難。幸好我有調(diào)光學(xué)系統(tǒng)的經(jīng)驗，還有事前計算很準(zhǔn)，晚上天黑后在能觀察的天區(qū)有一顆三等星，比較亮，容易找。調(diào)好之后進(jìn)行拍照，短時間曝光，放到視場中間得到星像很圓，沒有彗差，說明光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)沒有問題。至此216望遠(yuǎn)鏡在廠內(nèi)的調(diào)試基本完成。

望遠(yuǎn)鏡運到興隆山上后，拆箱、進(jìn)入圓頂室、吊入觀測層、初裝等工作都很不容易，還好沒有出大的問題。接下來到裝光學(xué)件和調(diào)光學(xué)系統(tǒng)的時候，負(fù)責(zé)人到合肥學(xué)英文，但北臺和法國人的國際聯(lián)測計劃早已排好日期工作，不能等他學(xué)完再做，我又不得不擔(dān)起責(zé)任。好在這時大家配合很好。調(diào)光軸時發(fā)生了一個問題，就是軸上有點彗差，總是去不掉。時間節(jié)點到了，北臺說這次是光譜觀測，剩點彗差關(guān)系不大，結(jié)果216是帶病開始工作的。幾天的觀測工作結(jié)束后，繼續(xù)調(diào)試，后來發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡上有一根上桁架底部的一塊墊板是楔形的，即有方向的，改正后軸上彗差立刻就消失了。之后望遠(yuǎn)鏡又做了一次仔細(xì)精調(diào)，在鉗工的協(xié)助下，我將主鏡背后的18個獨立支承系統(tǒng)調(diào)到了理想狀態(tài)。

1989年12月末，北臺舉辦了216望遠(yuǎn)鏡落成典禮，周光召院長、王大珩先生等都參加了，可惜對216工作付出極大心血的龔祖同先生已去世，未能親眼見證它的誕生。

216望遠(yuǎn)鏡運轉(zhuǎn)了幾年后，進(jìn)行成果鑒定。鑒定會上王大珩先生對項目評價很高，他認(rèn)為216望遠(yuǎn)鏡好比光學(xué)界的長江大橋，鑒定會之后可以申報國家科技獎。后來寫材料、去北京答辯，在答辯會上很輕松地得到了一等獎。

3 推進(jìn)非球面光學(xué)技術(shù)應(yīng)用

我從蘇聯(lián)剛回來，就遇到非球面加工技術(shù)問題，當(dāng)時所里正在做紅外分光光度計，其中有兩個不大的非球面鏡，大約70-80毫米，一個是離軸拋物面鏡，一個是較深的橢球面鏡，他們始終磨不好，儀器性能達(dá)不到指標(biāo)。我介入后發(fā)現(xiàn)原來是加工方法和檢測方法都不對。他們根據(jù)拋物面體數(shù)學(xué)上的一個特性，即任何平行于該拋物面子午面的平面和該拋物面的相關(guān)曲線，與原拋物面的子午曲線完全一樣。這樣理論上就可以用一塊零厚度的刮板，平行于子午面來回平移，就自然刮出一個拋物面。但實際上刮板不能沒有厚度，這就引入了誤差。在檢驗方法上，他們做了一片凸的拋物面金屬刀口樣板去看縫隙，再靠人工修凸出部。說穿了就是用機(jī)械方法來做光學(xué)鏡面，先做了一個200毫米口徑的平行光管，因為離軸拋物面的線拋物面小于200毫米。那個橢球面，相對口徑比較大，檢驗時需要一個大角度點光源，我提出方案，請光學(xué)檢驗組設(shè)計了一個廣角光源，設(shè)計上它發(fā)出的光張角為180度，這樣就順利地解決了橢球面的檢驗問題。在誤差尚大，還不能進(jìn)行刀口檢驗時，我提出做幾塊頻率不同的線條板，進(jìn)行目視朗奇檢驗。這樣就順利解決了這兩塊非球面的光學(xué)工藝，使紅外分光光度計能達(dá)到設(shè)計指標(biāo)。

解決非球面光學(xué)加工工藝后，我又陸續(xù)將非球面技術(shù)應(yīng)用到微光管、空間相機(jī)、車載大口徑光學(xué)設(shè)備、輪胎面光學(xué)元件制造、天文望遠(yuǎn)鏡等多個項目與技術(shù)領(lǐng)域，取得了不錯的應(yīng)用效果。

微光管做出來后，最初用的是一個全球面的大相對孔徑Bouwers同心系統(tǒng)。我在蘇聯(lián)時就知道這個系統(tǒng)有很大的帶球差，非常影響分辨率，于是提出應(yīng)該在入瞳處加一塊非球面校正板，光學(xué)上和機(jī)械上都不需要改動原有結(jié)構(gòu)。做成后效果很明顯，測試時效果比沒有時要清楚得多。后來不知道通過什么渠道，鏡頭轉(zhuǎn)到南京的華東光學(xué)儀器廠生產(chǎn)，他們?yōu)榱俗鲞@塊校正板，還專程到長春來找我?guī)退麄兘鉀Q非球面制造問題。

在做216望遠(yuǎn)鏡同時，我也參與921-1任務(wù)中是否采用非球面的討論。經(jīng)過長達(dá)一年多的討論，最終921任務(wù)的光學(xué)系統(tǒng)還是決定采用非球面。此外空間監(jiān)視敵方遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的紅外預(yù)警系統(tǒng)，需要有較大的視場，我查了一些資料，看到有報道美國的類似衛(wèi)星，采用三反射鏡系統(tǒng)，但還沒有設(shè)計三反射鏡系統(tǒng)時解初始結(jié)構(gòu)的方法，于是我就在二鏡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了解三鏡系統(tǒng)的公式。

車載大口徑光學(xué)設(shè)備方面，解放軍某部需要一種車載戰(zhàn)場偵察設(shè)備，口徑比較大，白天夜間兩個鏡頭，攝取圖像后傳給后方指揮部。開始問天儀廠時，被搞光學(xué)設(shè)計的人一口回絕。后來找到我，我分析了他們提出的要求，認(rèn)為完全可以用非球面系統(tǒng)解決，就接下了這個任務(wù)，一共做了二十幾套。

輪胎面光學(xué)元件主要是給合肥中科大同步輻射實驗室做的，當(dāng)時他們需要幾個輪胎面光學(xué)件，只給出兩個方向的曲率半徑，二者相差懸殊，子午面曲率半徑以米計，而弧矢面的曲率半徑只有幾十毫米，我以前也沒有碰到過，初步了解后同意考慮一下。我先分析了這種面形的光學(xué)-幾何學(xué)問題，認(rèn)識到如果只給出兩個方向的曲率半徑，真實的表面可以有三種不同形式，并推導(dǎo)出了相應(yīng)的表達(dá)式，我采用了其中易于光學(xué)檢驗的一種，即旋轉(zhuǎn)橢球面的短軸頂點區(qū)。從工作嚴(yán)謹(jǐn)出發(fā)，我又找人實際計算了光束成像后的像斑是否符合用戶要求。這個計算很麻煩，沒有現(xiàn)成程序。做時還要解決如何細(xì)磨成形問題。我先加工一根金屬圓柱體，其直徑是弧矢曲率半徑的兩倍，然后切割出略大于所要光學(xué)面的一片，以加力使之變形的方法，產(chǎn)生子午曲率半徑，作為研磨工具，實踐證明這套辦法很成功。

1993年，我在南京天文儀器研制中心退休后，仍然繼續(xù)從事科研工作。2000年以退休身份受聘蘇州大學(xué)，到剛剛成立的蘇州現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)研究所工作，承擔(dān)的一些橫向課題也都轉(zhuǎn)到蘇州大學(xué)。期間為南京紫金山天文臺解決了他們1.2米近地小行星課題的一個技術(shù)困難，就是1米施密特非球面改正板的制造。因為這時我在南京天儀中心為上海技物所做的1米平行光管還未交貨，正好可以派上用場，解決了他們課題可能被終止的危機(jī)。這臺望遠(yuǎn)鏡是我國當(dāng)時光學(xué)成像巡天領(lǐng)域里探測能力最強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡之一，就是用它發(fā)現(xiàn)了編號為216 331號小行星，后經(jīng)國際小行星命名委員會批準(zhǔn)，紫金山天文臺用我的名字將之命名為“潘君驊星”。

上述這些非球面相關(guān)的工作都有一定的開創(chuàng)性，完成以后應(yīng)該寫出文章。例如：非球面三鏡系統(tǒng)的消像差理論、非球面二鏡偏軸系統(tǒng)的設(shè)計理論、輪胎面的加工檢驗方法、單件加工離軸拋物面鏡等。在老伴的積極鼓勵下，我將這些內(nèi)容整理寫了《光學(xué)非球面的設(shè)計、加工和檢驗》一書，1994年由科學(xué)出版社出版。這本書很受本專業(yè)的人歡迎，有幾位年輕人對我說這本書對他們的幫助很大。

我本身是學(xué)機(jī)械出身，但成果更多的體現(xiàn)在光學(xué)方面，這與我對天文的愛好是密不可分的。從大學(xué)的天文學(xué)習(xí)會，留學(xué)蘇聯(lián)的自制望遠(yuǎn)鏡，再到后來的150-1、216等，包括非球面技術(shù)的推廣應(yīng)用，對天文光學(xué)的愛好與我的工作相伴一生。因為愛好，我才肯不斷地去用心鉆研，在鉆研的過程中，從機(jī)械到光學(xué)設(shè)計、加工檢測，逐步涉及到光學(xué)儀器的方方面面；因為愛好，我才能心無旁騖地專心做好每一件事情，把所有的時間都用在學(xué)習(xí)、研究上；因為愛好，我特別喜歡獨立自主的干好每一件事，在實踐中磨礪真知；因為愛好，我更加享受解決問題的樂趣，而不會過分計較個人得失；因為愛好，我也更樂于分享我所掌握的知識、技術(shù)，甚至是所謂“絕活”，讓技術(shù)造福更多的人。也希望現(xiàn)在及未來的科研工作者都找到自己真正喜歡、愿意為之努力奮斗的興趣所在，并取得更加優(yōu)異的成績。