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必须有人马上飞回美国，向军方相应主管部门报告箭翼的发现。因为顾问小组不相信可能被截获破译的邮件或电报，他们推选了乔治·谢勒担任特使。7月，乔治返回美国，随身携带了一张2000英尺长的微缩胶片。“二战”后不久，谢勒就为波音公司设计出了B-47型轰炸机，这是美国的第一架后掠翼轰炸机。
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在德国，钱学森目睹了人性的种种可能：一个人既可以是创造性的天才，也会成为泯灭人性的刽子手。大约在5月上旬，钱学森很可能访问了北豪森附近的杜拉集中营。一同访问那里的顾问小组成员回忆道，在集中营上方的山崖上，有一座带有砖砌烟囱的小房子，旁边摆放着二三十副沾满鲜血的担架。在房子里面，是一大堆鞋子和衣物，以及用来从假牙上刮取黄金的锉子。集中营的幸存者不是瘦骨嶙峋，就是已经奄奄一息。他们来自波兰、苏联、捷克以及其他东欧国家。借助翻译之口，这些瘦得皮包骨头的幸存者对美国人说，要带他们去看“一些奇妙的东西……埋在山底下……非常重要”。
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他们所指的正是隐藏在山下掩体工事里的V-2火箭制造厂。一条铁轨通向这个地下迷宫，其间的生产线绵延达数英里。在一个隧道中，躺着一艘完整的V-2火箭，还有一车厢接一车厢的火箭部件。这里的部件足以制造75艘V-2火箭，美国人用了整整300节火车车厢才将其运走。在这个地下工厂，工人们如奴隶一般制造着杀伤力巨大的V-2火箭。在1944年的伦敦轰炸中，它们扮演了重要角色。一名纳粹战犯将杜拉集中营称为“集中营中的地狱”。有人听到从奥斯维辛集中营转移到这里的一名犹太人如此评价：“和杜拉比起来，奥斯维辛的日子好过多了。”一位目击证人写道：“对于那些走进隧道的人来说，唯一离开这里的办法就是死后化为骨灰。”隧道中有两台充当焚尸炉的大型熔炉，在一年半的时间里，超过25000名制造导弹的工人死亡。在“二战”期间被送入杜拉集中营的60000名犯人中，半数以上未能幸存下来。
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尽管钱学森是否真的到过杜拉集中营仍无法确认，但他的确曾经陪伴冯·卡门去过哥廷根。这是顾问小组成员在德国见到的第一个没有化为一片废墟的城市。在那里，哥廷根大学的研究带头人依次接受审问。冯·卡门的老师普朗特也在审讯者中。他原本棕褐色的胡子已经彻底变白了。“在我的记忆中，并没有出现大家携手叙旧、欢庆重逢的场面，”曾师从冯·卡门、当时列席了见面会的保罗·戴恩回忆道，“在某种程度上，冯·卡门显得有点儿冷漠。”多年以后，冯·卡门在回忆录中写道：“在比豪森见到的一切仍在我眼前栩栩如生。我一点儿都笑不出来。”
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冯·卡门对他年轻时代的恩师居然罔顾纳粹政府以科学之名犯下的战争罪行而愤怒万分。看起来，普朗特只对美军意外炸毁了他家的房顶这件事耿耿于怀。与普朗特共事的其他人也同样毫无悔意。有人如此说：“如果我们一定要被什么人打败的话，那我宁愿胜利者是艾森豪威尔（Eisenhower）。他有一个不错的德国名字，那就不会错到哪儿去。”普朗特甚至向冯·卡门打听，他的研究经费来自美国哪个部门。冯·卡门在回忆录中这样描写此次会面：“我无法分辨，普朗特和他的同事们到底是天真得无可救药呢，还是愚蠢或是恶毒。我宁愿相信那是天真。”
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钱学森似乎与冯·卡门一样对德国人充满反感。几年后，当他拒绝参加一场有德国科学家出席的午餐会时，据说曾这样说道：“我愿意向德国人学习，但不会跟他们一起吃饭。”
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整个5月和6月，钱学森巡视了全德国和欧洲各地的风洞设施，并完成了多份关于德国喷气推进研究进展的报告。一些顾问小组成员准备动身前往日本，巡视那里的空气动力学设施。钱学森本应是其中之一，但由于某些未知原因，他并没有加入此次亚洲之行。相反，他于6月20日动身返回华盛顿。
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从德国回来之后，钱学森重拾在加州理工学院的研究和教学工作。在多年不知疲倦的辛勤工作后，钱学森开始看到回报。1945年11月，钱学森被由助理教授提升为航空系副教授。与此同时，在1945到1946学年度，钱学森在“二战”期间的技术贡献转化成了3本主要出版物：专著《喷气推进》（Jet Propulsion），《开创新领域》（Toward New Horizons）系列报告，以及关于“超空气动力学”的论文。这些著作为美国的军方和学术界带来了深远影响。它们还确立了钱学森在航空学界可能仅次于冯·卡门的领军地位。
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厚达800页的《喷气推进》一书由喷气推进实验室和古根海姆实验室的成员们为美国空军技术总署所撰写。钱学森担任这本书的编辑，负责将有关液态和固态推进火箭、热推进、引擎、推进辅助升空、热动力学、燃烧和空气动力学等问题的章节汇编起来。在这本书中，还包含有钱学森和其他加州理工学院教授在1943到1944学年度每周分发给来自军方的学生的讲义影印件。两年后的1946年，这一章已经成为军事工程师的基础必读材料。正如火箭小组早期发表的论文汇编后来被称为“圣经”一样，这本《喷气推进》也地位相仿。根据钱学森的同事艾伦·帕克特的讲述，在许多年中，这本书都是“美国关于喷气推进的最权威著作”。
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当钱学森进行《喷气推进》一书的汇编工作时，冯·卡门也在与陆军航空部进行着类似的合作。1945年，冯·卡门为共分9章的《开创新领域》撰写了其中介绍性的两个章节，“我们在哪里”（Where We Stand）和“科学，空中优势的关键”（Science，The Key to Air Supremacy）。
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在这两章中，冯·卡门对未来军事技术的预测令人兴奋——甚至有点可怕。他预见到超音速飞机的出现，并描述了可以在高空或大气层之外以17000英里每小时的速度飞行的无人驾驶火箭，其飞行距离可以长达10000英里——这是洲际弹道导弹的最早设想。冯·卡门甚至强调了使用核能推进火箭的可能性。他敦促军方拨出更多经费建立新的研究中心，从事这些项目的研发工作。
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《开创新领域》的系列报告将冯·卡门所有设想的关键点均加以详述。其中讨论了空气动力学、飞行器设计、飞行器动力装置、飞行器燃料、火箭推进剂、制导火箭、无人驾驶飞行器、炸弹、终端弹道、雷达通信、飞行医学和心理学等话题。由科学顾问小组撰写的这份系列报告为现代空军的发展描绘出了蓝图。在钱学森的学生、后来出任空军副部长的约瑟夫·查里克的记忆中，“这是一个百宝囊，里面囊括了国防部在未来几年中将会考虑到的所有研发问题”。
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钱学森也在《开创新领域》中给出了自己的看法和主张。钱学森至少执笔完成了这份报告中的6章，分别是高速空气动力学、脉动式喷射引擎、冲压引擎、固态和液态推进火箭以及超音速导弹。他将自己在德国和瑞士的发现加以总结，用了相当长的篇幅描述不同的风洞设施、后掠翼理论以及推进剂。他还详述了战争期间在加州理工学院和喷气推进实验室所进行的理论分析结果。
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这些报告中最耐人寻味的一章是“使用核燃料作为飞行器推进动力的可行性”（Possibility of Atomic Fuels for Aircraft Propulsion of Powers Plants）。它恰好完成于美国向日本投射原子弹之后不久。钱学森计算出，核反应释放的能量大约是传统燃料的100万倍，并估算了使用核燃料作为热推进动力装置和火箭的可行性。他写道：“这种热值的激增意味着在所有的工程学实践中，能量消耗将缩减为可以忽略的微量，而一架核动力飞行器所能达到的距离几乎可以是无限的。”钱学森总结道，这样一个系统的优越性完全值得军方未来加以考察。
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冯·卡门对钱学森的工作相当满意，因此出面担保，他会为他的爱徒在新成立的美国空军总司令部科学顾问委员会中争取位置。“年方36，钱学森已经是一个无可争议的天才，他的工作为高速空气动力学和喷气推进领域的进展提供了极大的推动力。出于这些原因，我提名他在科学顾问委员会中任职。”冯·卡门在回忆录中这样写道。
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美国军方对钱学森的成就也同样印象深刻。1945年12月，美国陆军航空部长亨利·阿诺德将军为钱学森颁发了一张官方嘉奖状，表彰他在冲压式喷气机和火箭性能等领域“卓越而完备”的研究工作，以及在动力和核能领域“无价”的贡献。钱学森也受到了科学研究和发展办公室的詹姆斯·科南特（James Conant）和范内瓦·布什的嘉奖。第二年，陆军军械部也因钱学森从1939年9月到1945年9月之间、在协助创办喷气推进实验室中的“卓越表现”而对他通令表彰。
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1946年5月20日，钱学森向《航空科学杂志》提交了一篇题为《超空气动力学及稀薄气体力学》（Superaerodynamics, Mechanics of Rarefied Gases）的论文。这篇发表于当年12月的论文或许是钱学森在美国时发表的最著名的论文。它的空气动力学家重新回头审视机翼上方的气流在大气层内达到最高值时的表现。空气不再是理想气体，而是彼此经常发生碰撞的快速移动的粒子的集合。在较低的高度，空气分子密度较高，气体因此可以被看成是平滑和连续的。但在高空中，当空气十分稀薄、气体分子分布稀疏之时，它们之间的碰撞便不那么频繁了。钱学森所做的，便是设计出了一整套全新的空气动力学公式，将空气的分子结构和气体粒子之间的平均距离等因素均考虑在内。这样，他就革命性地改变了空气动力学家思考高空高速飞行的方式。
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“钱学森的文章最早向人们发出提醒——‘醒醒吧！醒醒吧！我们不能再将流体视为连续体了！’”航空工程师艾伯特·德·格拉芬莱德（Albert de Graffenried）回忆起这篇论文在当时的影响力时如是说，“它号召大家回归基本问题：空气不是一个连续体，它是由无数跳来跳去的‘小乒乓球’组成的。我们在这之后所取得的成果，如进入同温层和外太空等壮举，都以这篇论文为基础。”
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这篇论文获得极大关注并被频繁引用。它奠定了钱学森作为美国最伟大的理论空气动力学家的地位。然而，即使在这篇论文发表前，1946年，钱学森的母校麻省理工学院已经决定向他发出召唤。麻省理工学院的航空系给了钱学森一个副教授的职位，并许诺随后转为终身教职。看起来，钱学森刚刚接到邀请时很犹豫了一阵。“我认为加州理工学院给他施加了相当大的压力，让他重新考虑。”1946年6月14日，杰罗姆·亨塞克在给麻省理工学院校长詹姆斯·基利安（James Killian）的信中如是写道。但最终，钱学森还是接受了邀请。
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决定回到麻省理工学院是一个明智的选择。在美国的学术体系中，学院通常鼓励甚至要求学者在另一所学院获得某些经验后再取得全职教授的职位。“这是一个重要的转变，而钱学森接受了挑战，”加州理工学院的航空学教授霍默·乔·斯图尔特指出，“如果想要在自己的领域中有所成就，获取终身教职是极为重要的一步。”
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还有其他重要原因促使钱学森接受来自麻省理工学院的聘书。他的朋友林家翘认为，钱学森重返麻省理工学院，是为了让自己真正成为一名火箭科学家。“钱学森很有远见，他明白，要想在火箭领域有所建树，他必须掌握一些加州理工学院之外的东西。当时，加州理工学院与麻省理工学院是一种竞争关系。加州理工学院长于结构和空气动力学，但在麻省理工学院，钱学森却能学到更多的关于仪表设备和控制系统方面的知识。”林家翘指出。
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1946年夏天，钱学森忙着打点行装，准备奔赴新的岗位。1946年6月17日，他与冯·卡门以及另外20多名科学顾问出席了五角大楼的第一场科学顾问委员会会议。到了8月间，他正式辞去在加州理工学院的职位，并且终止了与喷气推进实验室的雇佣合同，将他所负责的研究分析部门的领导工作向同事霍默·乔·斯图尔特作了交接。这之后，他整装东去，重返那所10年前欢迎过他但又拒绝了他的大学。
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[1]位于德国西北部、毗邻波罗的海的德军秘密军事基地，V-1和V-2火箭便在这里诞生。
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