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阿罗约河谷开始大兴土木，从新墨西哥的阿布奎基运来大批一战用剩下来的钢材，新的建筑物迅速拔地而起。不到一年，这里的人员数目超过了200名，是以前的两倍。在1944年夏季，钱学森成为喷气推进实验室的第一个研究分析小组负责人。这是他首次在一个主要科学团体中担任领导。
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作为喷气推进实验室的小组负责人，钱学森迅速在人们心中树立起世界级喷气推进专家的地位。他生逢其时。1944年6月，德国使用V～1和V～2导弹向伦敦进行了密集轰炸，在那之后，钱学森所专攻的这一领域顿时对美国军方有了非同寻常的重要意义。在喷气推进实验室，钱学森负责“列兵A型”（Private A）导弹的研究工作。这是一枚小型固态推进导弹，其理念即源自钱学森和马利纳在JPL～1报告中的演算结果。10多名科学家在钱学森的手下工作，其中半数是擅长应用数学的理论学家，另外一半则是电子学专家。许多人都与加州理工学院有着千丝万缕的关系——比如霍默·乔·斯图尔特，航空系教授；林家翘，加州理工学院的新科博士；钱伟长，加州理工学院的博士后。
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每个周三下午，西装革履的钱学森都要到航空系大楼或天文系大楼中，与其他小组负责人一道开会。“我们最终意识到，关键问题是，带头人必须对彼此的专长有着充分的了解，”斯图尔特说道。这些会议的重要性不亚于火箭发射时各小组带头人亲临现场。“正因如此，每个小组负责人都必须参加发射现场的测试活动，”斯图尔特说，“大家都要睡在脏兮兮的帐篷里，吃着同样恶劣的食物，直到像了解自己一样了解彼此。”喷气推进实验室中共有9个小组：研究分析、水下推进、液态推进剂、固态推进剂、材料、推进剂、工程设计、研究设计以及远程控制。
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1944年12月，列兵A型导弹万事俱备，只欠测试。测试地点选在加利福尼亚巴斯托镇附近利奇泉一带的莫哈韦沙漠中。钱学森也到了现场。装有设备的卡车驶入沙漠，支起了帐篷。矗立于高36英尺、有4排导向轨道的钢铁发射架上的导弹全长8英尺，装有可以在34秒的时间里提供1000磅密集推动力的主引擎，另外还有4台标准引擎，可以在发射中在不到1/5秒的时间里为火箭提供21700磅的初始推进力。4个1英尺长的尾翼为火箭提供方向制导。如果测试成功，列兵A型导弹将成为美国第一个成功发射的引擎采用固态推进剂的导弹。
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那天一切顺利。列兵A型导弹的所有表现均合乎预期。在24次试飞后，这枚导弹的最大飞行距离可达23英里，最高到达了14500英尺的高空。与此同时，钱学森也帮助完成了其他一些导弹的初始设计，在他离开加州理工学院之后，这些导弹仍在被测试。其中之一是列兵F型导弹，它失败了。这枚导弹是根据钱学森在1943年作出的预测所设计的，当时，钱学森指出，如果在弹身上增加额外的机翼的话，一枚导弹的飞行距离可以因此增加50%。1945年4月1日，列兵F型火箭在得克萨斯的布利斯堡进行了17次测试，但每次都因为缺乏有效的火箭制导系统而旋转失去控制。
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另外一个采纳了钱学森的某些基本主张的火箭是“WAC下士”火箭（WAC Corporal）。这是一枚高16英尺、带有655磅液态推进剂的太空火箭。1945年10月，当它在新墨西哥的白沙实验基地发射时，到达了23万英尺——超过40英里——的高空。它不仅是第一个飞出地球大气层的人造飞行器，而且还充当了远程制导火箭“下士E型”（Corporal E）的模板。后者在1949年6月发射成功。
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1944年5月底，冯·卡门前往纽约接受胃部手术，直到当年9月中旬，他才又回到帕萨迪纳。由于两次手术所引发的疝气，冯·卡门恢复得很慢。当他在纽约乔治湖的疗养院中休养时，他继续操心着喷气推进实验室的事。1944年8月，马利纳和钱学森前往纽约，其一是看望冯·卡门，其二，倚重冯·卡门指导的二人也需与其讨论导弹的远程控制的事情。
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钱学森和其他的人对于冯·卡门长期不在帕萨迪纳这件事深感忧虑。最明显的迹象就是，弗兰克·马利纳和克拉克·密利根之间的敌意已经愈演愈烈，一触即发。马利纳一直以来就不喜欢密利根，因为后者在1936年火箭项目诞生之初时，几乎将其扼杀于摇篮中。1945年10月25日，马利纳曾在喷气推进实验室的会议上对密利根大发脾气，甚至将他的论文扔在地下，并以辞职威胁。一些证据显示，钱学森与马利纳站在一条战线上。“钱学森不喜欢克拉克·密利根，”钱学森的朋友汉斯·利普曼回忆道，“他曾对我说，我们干脆全都离开算了，去他的古根海姆实验室吧。冯·卡门不在加州理工学院这件事让钱学森很不开心。”
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1944年9月初，亨利·阿诺德将军在停在纽约拉瓜迪亚机场的一辆小轿车中，与冯·卡门进行了一次秘密会谈。在那里，阿诺德对冯·卡门说，他需要一项可以为军方描述未来空中战争、空中军事力量和制导火箭的可行性的研究。“战争还未结束，”冯·卡门多年后回忆说，“然而阿诺德已经将目光投向了战争以后的趋势，并意识到，技术天才将能够帮助他寻找到军队或政府官僚机构无法提供、只能在大学和芸芸众生中得到的答案。”阿诺德将军表示，他需要冯·卡门召集一批科学家，效力于五角大楼，帮助绘出未来20年到50年的空中研究蓝图。受宠若惊的冯·卡门立刻答应了这一请求——只有一个条件：“不要有人对我发号施令，也别让我对别人发号施令。”阿诺德向冯·卡门保证，他自己将是冯·卡门唯一的顶头上司。之后，冯·卡门从加州理工学院请假离开，1944年10月正式成为美国陆军航空部顾问。
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当听说冯·卡门再过8个月仍然不会回来时，中国研究生团体出现了骚动。在一封由钱学森、林家翘、钱伟长和郭永怀共同署名，写于1944年11月7日的信中，这些中国学者以一种最后通牒式的口气列出了一系列要求。如果冯·卡门计划无限期地离开，他们希望冯·卡门可以帮助这些人谋取在其他大学的职位。钱学森希望去加利福尼亚大学，郭永怀希望在普林斯顿大学声波小组中占有一席之地，钱伟长希望得到另外一个研究岗位，而林家翘则中意布朗大学。他们写道，没有冯·卡门的主持，他们的研究很难继续进行。冯·卡门的缺席也令他们无法继续在一个充满“有创造力的领导和温暖的个人关系”这样的氛围中工作。
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几周之内，冯·卡门就向钱学森发出了一个相当有吸引力的邀请。他请钱学森和他一道前往华盛顿，与另外两人一起担任他的助手，并出任科学顾问小组的成员。这个小组的主要任务是为陆军和空军最高指挥官提供资讯，帮助他们衡量未来空战的所有可能的选择方案。与钱学森共事的另外两名冯·卡门的助手是休·德赖登（Hugh Dryden）和弗兰克·华敦德。他们和30多名顶尖科学家和工程师组成了精英云集的科学顾问小组。在1944年底或1945年初，钱学森辞去了喷气推进实验室研究分析主管的职务，将教学任务移交给同事霍默·乔·斯图尔特。这个10年前来到美国的年轻中国学生现在开始向华盛顿进军。
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蚕丝（钱学森传） 10 华盛顿和德国（1945）
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钱学森在华盛顿的时光激动人心但又十分短暂。他发现，这个城市仍未从4年战时的混沌无序中走出。“二战”期间，政府公务员的人数增加了将近一倍，4年中发布的各种文件和记录的数量超出了此前历史遗留文件的总和。在五角大楼中担任科学顾问的钱学森被授予一枚金质徽章，可以参与最高国防机密。两年之前，这座恢宏的建筑才成为美国陆军、海军和空军的总指挥部。
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从12月到1月，亨利·阿诺德将军在五角大楼举行了几次会议，阐述他对科学顾问团的期待。他的听众是40多名30出头或刚届不惑之年的年轻人，全都西装笔挺，打着领带。“在过去的20年中，空军一直致力于培养飞行员，飞行员，更多的飞行员，但在未来的20年里，我们将把重心放在科学家上。”阿诺德表示。
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阿诺德将军敦促这些年轻人从美国各地甚至海外寻找可以令美国空军力量称霸全球的新发明。“别担心费用问题。”他向他们表示。忘掉过去，着眼未来。寻找一切可能，实现超音速飞行、无人驾驶飞机、高爆炸弹、空中侦察乃至于核动力推进等战略目标。“关于设备问题，现有的这些只是供你们大胆想象的基础罢了。”阿诺德说道。
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为了贯彻阿诺德将军的指令，钱学森走访了美国其他的一些研究机构。从1945年2月到4月，他访问了RCA实验室、美国航空顾问委员会（NASA的前身）、喷气推进实验室（JPL）和其他研究机构，以对美国航空发展的动向了然于胸。“经常是有人说一句‘咱们去加州和西海岸的那帮人开个会吧’，只需提前一小时通知空军，当天就可以带着牙刷坐上专机飞往加州。”钱学森以前的学生兼科学顾问团同事切斯特·哈瑟特回忆道。
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在五角大楼时，钱学森通常总是忙着在写报告。每天早上，他和哈瑟特先一起写点东西，讨论彼此的想法，然后再与其他专家交换草稿。“我们写的那些东西都相当有争议性，因为我们在预测未来。”哈瑟特说。据哈瑟特回忆，就在这段时间，钱学森完成了《军事飞行器未来发展趋势报告》的大纲。这份长篇报告讨论了飞行器的不同推进和控制方式，还探讨了高速空气动力学问题。在这之后，哈瑟特和钱学森在五角大楼的餐厅共进午餐。“通过这些一起吃午餐的机会，我得以真正地了解钱学森。在五角大楼的他比当教授时和蔼可亲多了，他是个十足的绅士，非常有礼貌，非常客气。”
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1945年3月，德国投降前夕，阿诺德将军向冯·卡门建议：“为什么不去趟德国，亲自考察一下德国人到底在研发上进展到了哪一步呢？”阿诺德希望，一个由顶尖科学家组成的调查小组可以参与到对德国人的审讯过程中去，调查德国的设备研发状况。他还希望这个小组通过拜访瑞士和瑞典这些邻近德国的中立国家中的空气动力学家，间接地收集有关德国的情报。
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很明显，冯·卡门希望钱学森可以同行。作为调查小组中唯一一个外国人，钱学森依然拿着中国护照，上面是美国政府1936年颁发给他的学生签证。离开美国不成问题，但钱学森担心，当欧洲使命结束后返回美国时，移民局可能会找他的麻烦。在发给五角大楼的电报中，钱学森写道：“我需要美国移民局的保证，确保我可以再度入境。”4月17日，弗雷德里克·格兰茨伯格（Fredrick Glantzberg）给美国移民局去信，希望替钱学森争取到一张出入境许可证，这样当钱学森回到美国时，依然可以恢复原有身份。开始时，军方对于这种许可证的合法性也心存疑虑，但在战时的特殊情况下，他们对拿到许可证依然很有信心。果然，几天之后的4月23日，美国移民局发给钱学森一张特别许可证，允许他在返回时保留原有身份。与此同时，空军任命钱学森为上校，给了他一个专家顾问的头衔。
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整个4月，钱学森想必和调查小组中的其他成员一样，忙于接种疫苗，申请军事通行证，打点行装。一份来自五角大楼的备忘录建议，除了携带个人物品，军事顾问团的成员还应携带小型急救包、手电筒、太阳镜、匕首，以及“送给金发女郎的小礼物，比如丝袜、口红、指甲油和备用的美军肩章”。这次旅行代号“欲望行动”（Operation Lusty），对此，冯·卡门的意见是“基本没戏，但听着不错”。4月底，钱学森在弗吉尼亚的砾石点（Gravelly Point）机场登上C-54运输机，飞往欧洲。
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如果说钱学森之前还对这项工作的艰巨程度有所怀疑的话，没过几天，这种想法就被打消了。他的生活从来没有这样忙乱过，行程完全不可预测，很多时候刚睡醒从床上起来不久，他便发现自己已经身在吉普车中，正在向某个陌生的目的地进发。旅行路线并非从一个城市到另一个城市那么简单，地图上的行程乱得像一张蜘蛛网。穿着军装的钱学森一直在全欧洲不停地移动，从一个实验室到另一个实验室，从一所大学到另一所大学，从这一家到那一户。
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钱学森参与审讯的第一个德国火箭专家便是大名鼎鼎的沃纳·冯·布劳恩（Wernher von Braun）。此前担任佩纳明德陆军研究基地[1]技术主管的冯·布劳恩，在该基地被苏军攻陷后向美军投降。5月5日，在慕尼黑附近的小镇科赫，钱学森见到了冯·布劳恩。关于此次会面却没有留下任何记录。
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然而，此次会面却促成了一份极其重要的文件的诞生。在科赫，钱学森请冯·布劳恩动手准备一份关于以往火箭研究经验和对未来发展的个人展望报告。最终便得出了一份名为“德国液态推进火箭的发展与未来展望”（Survey of Development of Liquid Rockets in Germany and Their Future Propects）的报告。在这份报告中，冯·布劳恩描述道，未来的火箭将可以在40分钟内实现从欧洲到美国的飞行，卫星将能够在一个半小时之内环绕地球，并且由“漂浮在半空，身着潜水服的人”在太空中建设太空实验室。冯·布劳恩最异想天开的建议是在太空中用钢丝网挂起一面巨大的镜子，用它来反射阳光，烧毁敌军的城市，烤干湖泊和海洋。这份报告后来吸引了海军航空部的注意力，并最终促使美国着手制造人造地球卫星。
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