Предметом неустанных забот Симонова была обсерватория Казанского университета. Во время кругосветного плавания, когда корабли на возвратном пути сделали остановку в Кенигсберге, он успел съездить в Раумель, где проводил вакационное время знаменитый немецкий астроном, директор Кенигебергской обсерватории Фридрих Вильгельм Бессель, почетный член Петербургской академии наук. С ним Симонов советовался об устройстве и оснащении будущей Казанской обсерватории, договаривался о проведении согласованных астрономических наблюдений. Два года спустя по возвращении его из путешествия университету было отпущено 40 000 рублей на приобретение астрономических и физических инструментов. И Симонов был поставлен в необходимость вновь отправиться за границу, теперь уже со специальным заданием. Вместе с профессором-физиком Купфером побывал он в Берлине, Дрездене, Мюнхене, Праге, Вене, Париже и Риме, осматривал здешние обсерватории и физические кабинеты, посещал известных мастеров, создававших уникальные измерительные приборы.
В Мюнхене Симонов познакомился со знаменитым оптиком и конструктором астрономических приборов Йозефом Фраунгофером. Сооруженные в его мастерской инструменты славились по всей Европе, их охотно приобретали многие обсерватории. Как раз в то самое время Фраунгофер завершал изготовление крупнейшего в мире 9-дюймового телескопа, предназначенного для Дерптской обсерватории в России. Это было настоящее чудо телескопической техники, и мысль о таком снаряде крепко запала в душу казанского астронома. А в Париже, ожидая заказанные инструменты, свел Симонов дружбу с выдающимся немецким естествоиспытателем Александром Гумбольдтом, выказавшим ему утешительное ободрение в его начинаниях. Несколько лет позже, посетив Россию, Гумбольдт сделал визит к Симонову и с похвалой отозвался в печати о проводимых в Казанском университете астрономических работах.
Стены нынешней обсерватории воздвигались уже на глазах Михаила. Когда он впервые зашел осенью 1836 года в университетский двор, машинально поигрывая новехонькой, только что купленной в торговых рядах короткой шпагой, висевшей сбоку на отлете, взору его предстало необычное сооружение, кругом которого разбросаны и разметаны были в совершенном беспорядке кучи строительного мусора. Впечатление, сделанное на Михаила этой картиной, было смутным и странным. Не раз потом заглядывался он с любопытством на возводимое здание, не подозревая, какую значительную роль сыграет оно в его судьбе. Позже, сойдясь короче с профессором Симоновым, Ляпунов с иным чувством стал смотреть на поднимавшуюся в лесах диковинную постройку.
Вот уже более 20 лет казанские астрономы проводили свои наблюдения в тесной и неудобной каменной сторожке университетского ботанического сада. Потому окончания строительства ждали с превеликим нетерпением. Живо и увлеченно рассказывал Симонов о подвижной башне обсерватории. С помощью шестерней, цепей и воротов весь купол можно будет удобно поворачивать рукою одного человека так, чтобы открытый люк пришелся на тот участок неба, куда нужно направить трубу телескопа. Вместе с тем легкоподвижная башня выдержит даже самые сильные порывы ветра.
В конце 1837 года здание было почти готово, и тут Симонов неожиданно исчез. Михаилу сообщили, что исполнился наконец долгожданный срок: в Петербург доставили большой телескоп, изготовленный за границей специально для Казанского университета, и профессор отбыл за ним в столицу. В половине января Симонов вернулся чрезвычайно утомленный, но довольный и счастливый, доставив наиболее ценную и хрупкую часть телескопа — объектив. Корпус и все механизмы прибыли с обозом прежде, но объектив Иван Михайлович не захотел доверить никому и с превеликой осторожностью вез его самолично санным путем по льду Волги.
В 1838 году наступила завершающая пора в организации новой обсерватории. В отстроенном здании начали размещать астрономические приборы и инструменты. Принимал в том участие и студент Ляпунов. Чуть ли не каждый день в обсерваторию заходил Лобачевский, внимательно осматривался, переговариваясь о чем-то с Симоновым. Как раз об эту пору университетский механик Фридрих Ней, ученик знаменитого немецкого мастера Рейхенбаха, монтировал на круглой кирпичной кладке главную подвижную башню. В августе она была слажена, и под ее куполом торжественно установили 9-дюймовый телескоп — гордость казанской науки. Самый восточный в Европе храм Урании[3] был готов к работе.