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1950年5月，原中央研究院天文研究所改为中国科学院紫金山天文台，张钰哲被任命为台长。他更加全身心地投入到小行星和彗星的观测研究中。
30多年来，张钰哲和他直接领导的行星研究室共拍摄到了7000多次小行星、彗星的精确位置，发现了3颗冠名为紫金山的新彗星和1000多颗小行星，其中有24颗新小行星经国内外多年观测，轨道可靠，得到国际小行星中心的正式编号和命名。
1957年年初，在苏联发射第一颗人造地球卫星之前，张钰哲应用天体力学基础理论研究人造卫星轨道，发表了《人造卫星的轨道问题》的专题论文，探讨了地球的赤道隆起和高层大气阻力对人造卫星轨道的摄动影响，成为我国人造卫星运动理论的经典文献。
1958年以后，张钰哲又从物理观测角度，开展了小行星的光电测光研究。他领导创建了紫金山天文台的光电测光观测工作。他用光电测光的方法，通过望远镜和附着在望远镜上的光电光度计，使星光变成电流，再将电流放大，这样，小行星亮度的任何微小的变化，就可以从电流计上测量出来。
20世纪60年代初期，张钰哲领导开展了月球火箭轨道研究。他带领有关研究人员参加了我国第一颗人造卫星的轨道设计、方案论证工作，做出了很大的贡献。
参加日全食观测活动的时任紫金山天文台台长张钰哲（中）和香港业余天文学会观测团的青年在一起交谈。（新华社记者朱于湖摄，1980年3月12日发）
1980年2月，张钰哲在云南天文台用一米望远镜观测日全食。（新华社记者朱于湖摄）
张钰哲的资料照片。（1982年拍摄，新华社发）
1977年，张钰哲对哈雷彗星轨道演变的趋势和它的古代历史进行了研究。我国有世界上最完整的哈雷彗星的历史记载，最早可以追溯到秦王嬴政七年（公元前240年），此后，它的每次回归，中国史书上全有记载。通过对中国历史上早期哈雷彗星记录进行分析考证，张钰哲认为，假若武王伐纣之年所出现的彗星为哈雷彗星，则是年为公元前1057—前1056年。他的研究成果对于中国古代史中迄今仍未解决的年代学悬案提供了重要线索，同时也引起世界天文界的关注。
1980年，年过八旬的张钰哲前往青海高原，登上海拔4800米的昆仑山口，为后来建立在格尔木的我国第一座毫米波射电望远镜观测台选址。在人生的最后两年中，张钰哲仍拖着病重的身体，远赴美国了解最新的天文学术进展，让我国天文事业进一步与世界接轨。
为表彰张钰哲对天文事业的贡献，国际天文学界将美国哈佛大学天文台1976年10月23日发现的一颗新星命名为“张钰哲星”。中国天文学的最高奖——张钰哲奖，以他的名字命名。经国际天文学联合会批准，月球背面一撞击坑也被命名为“张钰哲”。
1986年7月21日，张钰哲逝世，享年84岁。应他生前心愿，他的骨灰被深埋在紫金山天文台内一个极不起眼的角落。一生为“星”，一世与“星”为伴，张钰哲的光辉犹如星光般柔和，指引着一代又一代的中国天文学人。
80多岁高龄紫金山天文台名誉台长张钰哲在自己的办公室里。（新华社记者方爱玲摄于1985年10月）
1. 李元.张钰哲——中国天文科普事业的引路人[J].紫金山天文台台刊，2002（Z 1）：12-16.
2. 纪念张钰哲院士——紫金山天文台（cas.cn）.
3. 许琼主编.二十世纪科技与教育成就大观（上）[M].北京：中国人事出版社，1998.
4. 周爱农主编.趣味天文科学故事[M].西安：西北工业大学出版社，2013.
5. 杜升云等主编.中国古代天文学的转轨与近代天文学[M].北京：中国科学技术出版社，2008.
6. 陈久金，张明昌著.中国天文大发现[M].济南：山东画报出版社，2008.
7王樵裕编辑.中国当代科学家传（第1辑）[M].北京：知识出版社，1983.