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下面就是钱学森在中国的故事。
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回国第一年，钱学森致力于建立一所专门研究应用力学和国防用途的高速空气动力学的研究机构。1956年1月5日，力学研究所在北京正式成立，钱学森担任所长。
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开始时，羽翼未丰的研究所设施相当简陋。整座大楼里只有一部电话，铃声不断，都是找钱学森的。他的办公室位于四层而电话装在一层，为了接听电话，钱学森不得不跑上跑下。研究所里几乎没有什么可用的设备，只购进了一些必须靠手摇操作的台式计算机。钱学森做梦都希望有一天，中国可以制造出小型的电脑。
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钱学森的时间一半用来开会，制定研究所的研究目标，另一半时间则花在参加所里不同研究分支的学术研讨会上。一些留美归来的科学家为钱学森提供帮助。当时的副所长是1946年在加州理工学院获得航空工程博士学位的郭永怀，钱学森以前的学生和密友。负责项目运作的是许国志，钱学森归国途中在邮船上结识的系统科学家。回国后的第一年，钱学森每周都在力学所主持学习班，培训来自地方大学院校和天津的科学家。
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钱学森为中国科学研究制定的计划与10年前他在《新视野》中为美国空中防御勾画的里程碑式的蓝图极其相似。3月份，上百名中国和苏联科学家来到北京，拟定了未来12年的中国科学发展计划，集中力量发展56个关键领域的科学研究。钱学森作为国家科学计划委员会的重要成员，“扮演了一个决定性的角色”，何祚庥在他的文章中写道。钱学森确保了国防工业中的关键领域——原子能、导弹、计算机科学、半导体、电子学和自动化技术——被予以特殊重视。至关重要的是，他向中国政府指出，发展导弹的重要性远远高于发展飞机，因为导弹的速度更快，而且可以携带武器跨越洲际。
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钱学森有着异乎寻常的自律。他是研究所里最勤奋的人之一，每天早上7点30分准时到达办公室，通常比其他人早到半个小时。他常常奋笔疾书数小时之久，要不就是埋头研读技术专著，只有午饭和晚饭时才短暂离开一下。晚上7点到10点之间，他常常还要回到办公室工作。他的办公室装饰极其简单，只有一张大写字台，几把椅子，一个摆放电话的小圆桌，一个金属文件柜，一台打字机，以及两个顶着天花板的大书架，上面塞满了数学家、物理学家、力学家、生物学家和音乐家的生平传记。
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尽管钱学森自己并不知情，但这些书籍却教育了整个研究所的人。其他的研究人员急切地盼望读到钱学森的藏书，渴望了解来自国外的科学动向，更渴望知道怎样才能成为像钱学森一样伟大的科学家。不过，钱学森周身散发着一种拒人于千里之外的疏远气息，大多数人发现很难向他开口。当时担任钱学森秘书的张可文想到了一个解决办法，她偷偷地把钱学森的书借给大家。“我的想法是，如果有10个人可以像一个人那样容易地看到一本书，为什么不去增加知识的总量呢？”张可文说，“我就告诉其他的人，他们可以读到钱学森的书，但是绝对不能将这些书带出研究所。如果钱学森马上需要，这些书必须能马上还回来。我为每一本借出的书都作了记录，登记它在谁手里。钱学森一直都不知道这事。”
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钱学森参与了第五研究院的创立，这标志着中国导弹研发的正式开始。
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回国仅仅几个月，钱学森就成为国内最有声望的科学家之一，扮演起科学界和政府高层人士之间的联络员。国防部长彭德怀在与钱学森见面时与他讨论了短程定向导弹的问题，后来还派专人与钱学森深入分析定向导弹研发的优点和问题。钱学森还与其他军方高层人士见面会谈，敦促他们尽早将人造卫星和运载火箭的研发作为一国之重加以考虑。1956年2月17日，钱学森向党中央提交了一份秘密倡议书，请求建立航空和导弹研发的研究机构。国务院总理周恩来为此召开特别会议，讨论钱学森的提议。10月8日，政府就决定成立国防部第五研究院，钱学森被任命为第一任院长。
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第五研究院建立之初也相当寒酸。一座旧医院和两所疗养院被改造成办公室，只有100名仅有初中文化的工人，100～200名仰慕钱学森的声名而投至其门下开始学徒生涯的大专毕业生，钱学森是研究院里唯一一个火箭专家。钱学森迅速意识到培训的重要性，于是在所里开设了一系列非正式的工程学课程，教授“火箭概论”。他以前在加州理工学院的学生庄逢甘则担任空气动力学课程的讲师。许多学生后来成为中国太空项目的骨干人才。在发表于《人民日报》上的一篇文章中，钱学森描述了当时全中国的大学和研究机构严重缺乏受过教育的人才的情形：
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我们首先意识到，当前最紧迫的问题是教学，而不是马上进行独立性研究。因为我们急缺教授，一些大学毕业生也被选中进行教学任务。每所学院招来的教职员工被分成小组，每一组专注于一个问题。他们写课堂笔记，讨论教学方案和示范方法。每一组都由一位教授率领。当课题太新而没有这方面的教授时，从事这一领域工作的苏联专家会被请到中国来领导该小组。
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自然，这些新教员在面对学生时有时会遇到问题。但也有解决办法。当一位老师遇到学生提出的难题时，他通常不会马上回答。在每天晚上的教师分组会上，这些问题将被充分讨论，得出正确答案。这样，我们不仅可以拥有众多的教师，而且还能让他们在学生面前保留师道尊严。
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最初的几年中，每个周日下午，钱学森都会邀请第五研究院的项目主管到他的家中，出谋划策，交流心得体会。几十年后，钱学森回忆道：“说老实话，我当时对能否完成党和国家交给我的任务并无信心。在美国时，我曾经做过与定向导弹和人造卫星有关的一些工作，然而，我从未参与过任何导弹发射工作。我别无选择，只好向同事们取经。”
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事实从一开始就摆在面前：中国需要外援，理论上，只能是苏联的帮助。中国需要的是真正的导弹，不管有多落后。它们将被用来作为自行研发的样板。
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20世纪50年代，中国开始与苏联展开购买导弹技术的谈判。1956年9月13日，莫斯科方面同意卖给中国两枚R-1型导弹，当年12月苏方交货时，中方才发现，原来它们不过是德国V-2型导弹的复制品而已。中国政府要求更先进的导弹，但直到第二年，当赫鲁晓夫急切地需要得到毛泽东的支持以对抗国内外的政敌时，苏方才作出妥协。
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1957年夏，钱学森作为中国军方代表团的一名成员前往苏联。尽管此行的细节仍属机密，但可以合理地推测，钱学森必定直接或间接地参与了与苏联关于购买更先进的导弹的谈判。10月15日，中苏签订了《中苏国防新技术协定》，协议规定，苏联向中国提供导弹模型、技术文件、研发的工程设计、发射基地以及技术专家，帮助中国仿制导弹并培训火箭研究领域的人才。
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在几个月的谈判之后，苏联卖给中国两枚R-2型导弹，它是R-1型导弹的升级版。12月24日，一支苏军导弹营抵达北京，带来了两枚R-2型导弹和相关的发射设备。一些科学家记得，导弹部件在深夜被火车秘密运至第五研究院。专家们后来指出，得到R-2型导弹让中国人有机会接触到现成的火箭系统，这一事件标志着中国的导弹研发开始进入实质性阶段。
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那一年，更多的苏联技术专家陆续抵达，帮助中国发展太空计划。在1958年下半年，苏联一共送来10151份与R-2型导弹制造、测试和发射相关的蓝图和技术文件。此外，第五研究院又购买了两枚R-2型导弹。与此同时，将近100名苏联人来到北京，担任科学顾问。
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从1958年4月到1959年4月，中国人民解放军从各单位调配了3000多名技术专业人员，加上300多名来自工业界的工程技术专家，都充实到钱学森的第五研究院中来。与此同时，政府向苏联大学中派遣了更多的留学生，在那里学习火箭技术。第一波留苏的航空工程毕业生迅速成为导弹研发团队中的第一梯队。
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第五研究院的新来者通常是20多岁的未婚男性，在苏联大学进修过工程学。在接到任命的那一刻起，他们的生活便开始变得保密起来。年轻的工程师坐着汽车来到第五研究院，没人告诉他们未来的职位和职责到底是什么。他们严禁与朋友或家人谈论自己生活或工作的地方，只能用邮箱代号代表自己的地址。1958年，甚至连第五研究院这个名字都属于机密。泄露这个研究机构存在的人可能被判刑。
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令人难以置信，中国最开始时居然拒绝对购买自苏联的R-2型导弹进行仿制，甚至不肯对它进行严肃的研究。在一种过于自信甚至自我欺骗的氛围中，许多中国科学家和官员相信，他们可以不借助任何苏联帮助建造自己的导弹。但不久之后，真相便显现出来，一些老科学家指出，在1959年之前发射人造卫星的目标根本不可能实现。尽管R-2型火箭的飞行距离太短，甚至无法攻击日本的美军基地，它的负载也太小，没办法将建设中的中国原子弹发射上天，但R-2火箭却可以为科学家们提供启动自有导弹项目的技术上的准备。
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1959年初，当时负责战略武器项目的聂荣臻元帅宣布，第五研究院将仿造中国购自苏联的R-2型导弹。这一项目的代号为“1059”，这也是仿制中的导弹的名字。1959年1月，苏联人来到中国，帮助中国科学家生产导弹。4月和7月，中国代表团访问苏联，讨论为这一项目进口更多机械设备的问题。
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尽管中国人宣称可以不借助苏联帮助自行建造导弹，但他们很快便发现，即使是仿制一枚现有的导弹，也相当困难，工程浩大。仅仅是制造R-2型火箭的引擎便要有14个工厂的参与，涉及1400道工序。钱学森迅速意识到，在导弹制造的每一个相关领域，中国的条件都极为欠缺。第五研究院甚至难以获得最基本的原料：橡胶、不锈钢管和铝板。他们试图通过进口一些材料并自行制造另外一些的方法解决这一问题，此外，他们也试过用类似材料取代最稀缺的品种。在中国仿制的苏联火箭中，使用替代材料的比例最终高达40%。由于使用替代材料，也因之产生了一些缺陷。
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钱学森立刻便遇到了另外一个问题：工具短缺。为了制造导弹，科学家们需要大型钻孔压力机、车床、焊接设备和拼装机器。因为没有能够完成这些工作的机器设备，第一代国产火箭的箭体焊接工作是由工人们手工完成的。第五研究院也继续让受过训练的技师和焊接工人来完成火箭拼装焊接工作。为了改善此种状况，苏联启动了一个焊接培训项目，帮助中国人掌握复杂的惰性气体弧焊接法以及其他一些必需的技术。
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当新的俄式办公大楼动工建造之时，导弹项目的最初参与者们只能凑合着办公。经常可以见到工程师们在拥挤的走廊里借着一只灯泡的微弱光线埋头苦干。行政办公室暂时设在一所医院和军校的旧址中，而火箭组装车间则由一座旧的飞机修理厂改造而成。一些科学家在连一扇窗户都没有的飞机库里夜以继日，挑灯夜战。到了夏天，暑热难忍，年轻人都光着膀子或最多只穿一件背心，在机械手动计算机上狂敲。当时的住房条件相当简陋，一些科学家实际上住在办公室里，或是睡在临时的帐篷或军营中。不过，大多数人住在附近的宿舍楼里。年轻的工程师过着斯巴达式的生活，在食堂里吃大锅饭，自己洗衣服晾衣服。
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