建造壹面大光圈的鏡子並不容易。“反射鏡光圈的上限取決於制造能力。同時，為了保證望遠鏡的分辨率和成像質量，反射鏡必須具有非常高的面形精度。”長春光機所副所長張學軍介紹，以可見光波段觀測為例，地表精度至少要在1/30波長以上，這就好比把壹個4m的反射鏡放大到壹個城市的大小來平整土地，東南角和西北角的高差要在正負幾毫米以內，土地平整度要小於1mm。這對鏡坯材料和光學加工技術提出了極其嚴格的要求。
對於鏡坯，材料的比剛度和熱穩定性必須盡可能大，這樣隨著口徑的增大，材料的剛度仍能保證表面的穩定性，受熱環境影響較小，有利於減輕系統重量。
世界上常用的鏡坯材料包括應時玻璃、微晶玻璃、碳化矽、金屬鈹等。碳化矽因其優異的比剛度和熱穩定性成為鏡面候選材料的寵兒。碳化矽雖然性能優異，導熱快，熱變形小，但與微晶玻璃等其他原材料相比，制造難度更大——碳化矽本身屬於陶瓷，壹旦加大直徑，燒結時容易開裂甚至斷裂，壹度被認為無法突破1.5米的直徑限制。
大口徑反射鏡的鏡坯制造和鏡面加工技術被少數西方國家掌握，中國始終無法自主制造4米的大口徑反射鏡。”張學軍坦率地說。為了打破壟斷，上世紀90年代末，長春光機所就已經布局光學級碳化矽陶瓷材料的研究。團隊用了10多年的時間，經歷了上百次的實驗探索和工藝驗證，先後突破了1米和2米口徑的碳化矽鏡坯，最終於2016年成功研制出4米口徑的碳化矽鏡坯。鏡坯是有的，但是碳化矽極高的硬度也給加工方法帶來了新的挑戰。另外，光學粗拋光後的碳化矽表面存在細小缺陷，會影響反射率等光學性能，需要通過後續工藝改善表面特性。項目組利用計算機控制的光學表面成型技術，結合“應力盤”拋光、磁流變拋光等加工技術，大幅提高了非球面的制造精度和效率。同時采用擺臂式輪廓儀檢測、光學零補償幹涉測量等先進檢測技術，實現了4米反射鏡的原位檢測。最終，鏡面精拋光後的反射率大於95%，適合工程應用，實現了4米大口徑非球面鏡的高精度光學加工。只掌握4米反射鏡的制造工藝，並不是對核心技術的自主掌握。張學軍說，與加工技術同樣重要的是研發制造4m反射鏡所需的成套制造設備。圍繞鏡面研制過程，項目完成了三個子系統、10多套加工檢測設備的研制，全部來自自主知識產權。目前，長春光機所研制的2米口徑反射鏡已經在實際工程中得到應用。2022年，中國空間站多功能光學設施將使用中國自主研發的大口徑反射鏡。在不久的將來，4米級反射鏡也將用於我國新壹代光電觀測系統。