中国第一台大型天象仪计算机
编者注：今天（2020年2月7日）的《北京日报》第8版的专版——《天文馆 收藏日月星辰的地方》介绍了天象仪和北京天文馆，但是却遗忘或忽略了当年北京工业学院（现为北京理工大学）为该馆研制的服役30年的”天象仪计算机“，编者特地找到李书涛先生所写的回忆文章，供大家参阅。当代社会急剧发展，人们的创造如同星移斗转，很快便退出历史舞台，然而创新的精神和创造经验是不过时的，这是人类的宝贵财富，理应留存收藏。
美丽的北京西郊西直门外，坐落着一座美丽的北京天文馆。数十年来，北京天文馆帮助人们使用仪器观测和模拟天象，为国人普及、了解天文知识，演示天体基本运动规律，教育了一代又一代青少年学生。2001年，时任北京市副市长的林文漪深情地说：“北京天文馆非常漂亮。在我戴红领巾的时候，就对这座科学殿堂流连忘返。”数十年来，北京天文馆不知道承载了多少人对昔日时光和青春年华的美好回忆，倾注了多少人对苍茫星空和浩瀚宇宙的思索梦想。
1957年在北京西直门外建成的北京天文馆
中德专家调试天象仪
北京天文馆的中央主厅装置着一台国产大型天象仪，从1976年正式投入使用到2006年年底，它连续运行了30年。这台天象仪与同时期国外类似产品相比，具有一系列的独创性和新特色，体现了我国设计人员的高水平，得到了国内外同行的高度评价。它的研制者就是我们北京工业学院(北京理工大学前身)的师生。
回溯历史，世界上许多国家都有模拟天象的仪器，人们使用仪器观测和模拟天象较早的历史记载有：在我国，东汉张衡就曾设计制作过天体运行模型，宋朝又有了木头做的模拟日月五星运动的仪器，在当时这已是十分先进的天象仪器；在国外，哥白尼的日心系统学说使欧洲设计、制作出了“行星仪”，能正确模拟太阳星体行星视运动。德国的蔡斯工厂于1923年在慕尼黑博物馆制作了一台投射式天象仪，能够产生逼真而形象化的视运动效果，尤其是太阳系星体的视运动，效果非常好。蔡斯天象仪在技术上的成功得到全世界的一致赞誉。
1973年，北京天文馆准备向德国订购一台新的天象仪，需要大笔的外汇。为了节约国家财力，北京工业学院主动请缨，提出依靠我国自己的研制力量，凭借我们自己的科研水平，完全可以成功研制出我们自己的天象仪。凭借对祖国的热爱，凭借对天文学的热爱，北京工业学院严沛然教授带领仪器系部分师生组成科研组，在北京光学仪器厂和无线电电源控制设备厂的配合下，开始了天象仪的设计和试制工作。
天象仪是一个模拟宇宙、天体运行的大型机光电系统，采用计算机控制。计算机根据要表演的天文现象剧本，编制过程控制程序，用以操纵天象仪的9种机械运动、140多项灯光设备的开关控制以及20多种可调光控制，从而实现宇宙、天，体、星空的运动与变化。这个用来控制、操纵天象仪的计算机，是一台专门用于大型天象仪的控制计算机，我们称它天象仪计算机。当时，国产大型天象仪计算机的研制正处“文化大革命”末期，“十年动乱”使科学技术、高等教育都受到严重破坏，技术上大大落后于国际水平，而且当时又无可借鉴的技术，国际上也无计算机用于天象仪控制的先例。怎么办?
我们一群年轻的计算机教研组教师听到这个讯息后，立即挺身而出，主动承接这项光荣而又艰巨的任务。于1974年年底酝酿方案，1975年年初成立了以关维忠为组长的“大型天象仪计算机研制”项目组，组员有曹元大、何维中、李书涛、张金烈等，还有不少学生参加。
项目组成立后，在关维忠组长的领导下，齐心协力、日夜奋战。没有硬件，也没有软件，大家就从零开始，跑图书馆、访科学院，查询资料、向人请教，然后，群策群力、集体研究、讨论原理、制定方案。决定采用集成电路，就由我们自己走出去，买元件、购器材、找工人，一边培训，一边与工人一起动手，焊接元件，制作部件，然后再组装调试，最后成功完成“大型天象仪计算机“硬件系统的制作。这项工作看起来好像很顺利、挺容易，其实工作中我们遇到过许多困难。例如制作印刷电路板，现在看来是一件轻而易举的小事，但在当时，我们在北京找了好几家都没有做好，质量没有保证，后来到处查询，找到天津郊区胜芳镇的一家工厂，才制作成功。其间，为了抓进度、保质量，仅胜芳镇一地我们就跑了好几趟。每次去，都要先坐火车到天津，再坐公交车到长途汽车站，再挤长途汽车一路颠簸地赶到胜芳镇。白天在厂里和工人一起干活，晚上住进一个小旅店，没有电视，没有音乐，也没有报纸，有的只不过是睡一觉，好明天再进厂和工人一起干活。有一次，正是年关时节，听见外边欢声笑语、鞭炮连连，人们正在欢度春节，而我们却还在胜芳镇干活。就这样，我们这群年轻人在关维忠组长的领导下，坚定不移、顽强拼搏、迎难而上，终于战胜重重困难，完成了“大型天象仪计算机”硬件系统的制作。
有了硬件系统，但是没有软件，软件也得由我们自己动手来编制。经过研究，我们决定，采用计算机与磁带录音机配合的方案，每个节目，都要按剧本要求，录制对机光电控制对象设置的各种控制信息。为了控制准确无误，我们对每条指令，都按时序逐个节拍地分析、制定。时间紧、任务重，我们就加班加点夜以继日地工作。有时实在太困了，就到水房去用冷水冲冲头，洗把脸，回来再干。就这样，经过一年半的不懈努力，于1976年6月完成了“大型天象仪计算机”的研制。
1976年7-9月“天象仪计算机”同天象仪机光系统联机、联调，经过组装、分调、联调、试演，很快联机、联调成功。1976年12月22日，一台国产大型天象仪正式启用，取代了北京天文馆原有的一台蔡斯天象仪，它一直服役到2006年年底老馆改造，整整服务了30年才退役。这是我们全国唯一的一台大型国产天象仪。这台大型天象仪在设计理念上，考虑到中国的传统天文学知识，添加了能够表演24节气及其他的形象连线和名称等内容，是应用复杂的光学、机械、计算机原理和技术实现人们观测天象并演示天体运动规律的一个大型仪器。
这个将我国军用光学仪器专业知识运用于民用产品的大型天象仪项目于1978年获全国科技大会奖，1985年获北京市科技成果一等奖，同时获国家科技进步二等奖。
大型国产天象仪，是中国研制出的第一台大型天象仪。它的成功标志其具有巨大的科技成果和价值，在中国科技史上写下了浓墨重彩的一页。
这里需要强调的是，天象仪的研制是一个大项目，是在北京工业学院严沛然教授带领仪器系部分师生组成科研组的艰苦奋斗下，取得的一项巨大的科技成果。我们“大型天象仪计算机研制”项目组只是这个大科研组下的一个局部小组，在严沛然教授带领下，我们完成了计算机控制的任务，从中我们也经受了锻炼和提高，使得我们在第一台大型天象仪的研制中迅速成长。当时，我们的“大型天象仪计算机”硬件系统，在国内是较早采用集成电路制作的计算机，控制系统采用了多路高精度的A/D、D/A转换器，如用14位光电编码器、可控硅，来控制多路精密电机、光学仪器、继电器等，在当时，这些都是比较先进的技术。
参加“大型天象仪计算机研制”项目组的几位青年教师也得到了迅速成长，项
目组长关维忠、项目组员曹元大、何维中、李书涛等后来都成为教学、科研中的骨干。（原载《北京理工大学计算机教育52周年（1958-2010）》）
北京工业学院计算机教研室主任张绍诚在工作。