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不过，随着“航空喷气通用公司”接受的军事订单越来越多，钱学森反而跟当年火箭俱乐部伙伴们的来往减少了。这是因为钱学森在美国是外国人，按照美国政府的规定，不能参加涉及军事机密的研究工作。
钱学森在冯·卡门的指导下，在空气动力学的研究工作中多有建树，发表了许多论文。为了尽量留住钱学森，1941年8月，冯·卡门把钱学森在美国的居留身份由原先的学生改为访问学者。
钱学森这么优秀的人才，不能继续参加美国的火箭研究，冯·卡门深感遗憾。
钱学森已经是冯·卡门的左右手，是有着相当造诣的科学家。迫于扩军备战的紧急需要，迫于美国军事尖端科技人才的匮乏，1942年12月1日，在冯·卡门的推荐下，经过美国宪兵总司令部人事安全主管巴陀上校的安全审核，钱学森获得了安全认可证，获准参加海陆空三军、国防部、科学研究发展局等一切军事机密工作。
从此，钱学森介入美国国防的核心机密，在美国的火箭研制工作中作出重大贡献。
火箭，成为第二次世界大战中克敌制胜的新型秘密武器。
希特勒的装甲部队轻而易举地征服了法国之后，就把攻击的矛头指向英国。然而，英国与欧洲大陆之间，毕竟隔着一道英吉利海峡，阻断了希特勒大军前进的步伐。德军只能派出空军轰炸英国。一时间，1 800多架机翼上漆着“卐”标志的飞机，黑压压地飞越英吉利海峡，把成吨的炸弹倾泻到伦敦市区，在一阵剧烈的爆炸声响起之后，伦敦燃起火光，冒出蔽日浓烟。
然而，德国空军遭到英军的顽强抵抗。那个手持烟斗、硕大的脑袋里充满智慧的英国首相丘吉尔，不是那么容易征服的。丘吉尔一边向美国总统罗斯福求救，一边号召英国军民抵抗到底。一架架德国战机被英军击落，冒着黑烟从蓝天栽下。德国空军付出了沉重的代价，依然无法迫使英国人举起双手。第二次世界大战进入胶着状态。
希特勒见势不妙，加速德军的V…1和V…2火箭的研制。因为大炮无法把炮弹射过英吉利海峡，而空军又连连遭挫，对付英国的最佳方案就是用V…1和V…2火箭把炸药送到伦敦。这种运载了炸药、用制导系统控制飞行路线的火箭，就是最初的导弹。
来自欧洲前线的情报，促使美国总统和军方高度重视火箭、导弹的研制，而当时美国在这方面远远落后于德国。
早在1927年，德国就建立了世界上第一个研究火箭的学术性组织——火箭学会。
德国在20世纪20年代末，开始研制火箭。
德国火箭技术的军方领导者是陆军炮兵局研究与发展部主任卡尔·贝克尔，他是科学博士、著名的弹道学家，有着陆军少将军衔。1929年秋，卡尔·贝克尔就已经开始探讨用火箭运载炸弹的可能性。年轻军官瓦尔特·罗伯特·多恩伯格上尉，负责具体的研究工作。当时，多恩伯格刚刚在柏林工业大学机械工程专业获得硕士学位。1930年，德国陆军部召开了火箭武器研制会议，启动了火箭武器研制计划。
1932年，多恩伯格从德国“太空旅行协会”遴选了四位火箭专家，建立火箭研制小组。这四位火箭专家是冯·布劳恩、鲁道夫·内贝尔、克劳斯·里德尔和瓦尔特·里德尔。
德国军方投入大量资金用于火箭武器研制计划，1936年，德国东北波罗的海边乌瑟多姆岛上的一座不起眼的小镇佩内明德，被德军选中建立隐秘而庞大的火箭研究中心。小镇靠海，运输方便，而那里除了少数渔民之外，别无他人。德军在四周架起通电的铁丝网，严禁外人接近。德军从布痕瓦尔德集中营押解大批囚犯作为劳动力。德军耗资三亿多马克，在佩内明德小镇建立起了火箭研制基地。那里集中了几千名德国工程技术人员（最多时达一万七千人），他们为尽快研制出火箭夜以继日地工作。而当时，美国加州理工学院那个由五个大学生自发组织起来的火箭俱乐部刚刚建立，跟德国的佩内明德火箭研究中心相比，简直相差十万八千里！
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“喷气推进实验室”的诞生
尽管德国对于火箭的研制工作严格保密，但是美国的情报人员无孔不入。德军在火箭研制工作中的迅速进展，使美国军方坐立不安。
美国五角大楼派人前往加州理工学院，要求冯·卡门主持研制新式火箭这一重大任务，尽快提出具体方案。
冯·卡门和马林纳、钱学森等经过研究后认为，当务之急就是必须建立一个新的、大型的火箭实验室。不过，冯·卡门经过考虑，以为“火箭”这个名字最初出现在科幻小说之中，容易给人一种不严肃的感觉，所以他建议把实验室的名字改为“喷气推进实验室”（Jet Propulsion Laboratory），简称“JPL”。只有建立了这样的实验室，才能设计出射程为100英里以上的火箭。
为了能够追赶德国的火箭技术，五角大楼爽快地给加州理工学院拨款300万美元兴建“喷气推进实验室”——不再是最初研制“JATO”时给一千美元、一万美元那样“小气”。这充分表明，五角大楼已经把发展美国的火箭技术，列为重中之重！
喷气推进实验室在火箭俱乐部当年进行试验的阿洛约·塞科山谷动工兴建。冯·卡门教授被任命为喷气推进实验室主任，钱学森担任喷气推进实验室喷气研究组组长。
在1941年至1942年，中国学者钱伟长、郭永怀、周培源、史都华、林家翘，先后来到加州理工学院。他们也参加了喷气推进实验室弹道分析、燃烧室热传导、燃烧理论研究等工作。
当时，钱学森与钱伟长这“两钱”建立了很好的友谊。
钱伟长比钱学森小一岁，1931年考取清华大学历史系，在“九·一八”事变之后，钱伟长居然决定要转学物理系，从文科跳到理科！他1940年考取清华大学公费留学生，赴加拿大多伦多大学应用数学系学习，只用了50天的时间完成论文《弹性板壳的内禀理论》。这篇文章受到冯·卡门的欣赏，被收到冯·卡门的60岁祝寿文集里。钱伟长在1942年获博士学位，他的博士论文以连载的形式在美国《应用数学季刊》一、二卷上刊登。他提出的一组非线性方程组被称为“钱伟长方程”。应冯·卡门之邀，钱伟长在1942年至1946年来到加州理工学院喷气推进实验室工作。
钱伟长性格开朗。这位从历史系跳到物理系再跳到数学系的人物，知识面广，兴趣广泛，很快就跟钱学森无话不谈。在喷气推进实验室工作的那些日子，“两钱”常常一起吃晚饭，边吃边聊，取长补短。
1946年5月，钱伟长以探亲的名义从洛杉矶乘船回到中国，应聘担任清华大学教授，兼任北京大学、燕京大学教授。
郭永怀也成了钱学森的好友。郭永怀比钱学森大两岁。他是山东农家子弟，靠着刻苦用功，1935年毕业于北京大学物理系，1940年考取清华大学公费留学生，到加拿大多伦多大学应用数学系留学并获硕士学位，1941年到美国加州理工学院研究可压缩流体力学，1945年获博士学位。1946年起在美国康奈尔大学任副教授、教授。1957年回国后，历任中国科学院力学研究所副所长（当时所长是钱学森），中国力学学会副理事长（当时理事长是钱学森）。1957年，当有关方面向钱学森征询，由谁承担核武器爆炸力学工作最合适的时候，钱学森不假思索地回答说：“郭永怀！”郭永怀后来成为两弹一星的元勋之一。
1968年12月5日，郭永怀从青海试验基地赴北京汇报工作。飞机在降落时突然坠毁，郭永怀不幸遇难，时年59岁。在清理他的遗体时，发现他仍紧抱着装有绝密资料的公文包。
周培源最为年长，他比钱学森大九岁。他是在1924年成为清华大学留美公费生，先在美国芝加哥大学获硕士学位，1927年转往加州理工学院，获博士学位。此后，他到德国、瑞士从事研究工作，然后回到中国，担任清华大学物理系教授。在1936年至1937年，他再度赴美，在普林斯顿大学工作。回国之后，在1943年至1946年第三次来美国，这一回他在加州理工学院从事湍流理论研究，结识冯·卡门和钱学森。
当时，周培源和夫人王蒂澄一起来到加州理工学院，他家经常成为中国学者聚会之处。在王蒂澄下厨招待客人的时候，钱学森有时也“露”一手，做个杭州菜奉献给朋友们。
1946年10月，周培源和夫人王蒂澄回国，继续担任清华大学教授，夫人王蒂澄则在清华大学附属中学担任教师。
在喷气推进实验室，有那么多中国学者一起工作，钱学森倍感愉快。
还有许多中国学者先后来到加州理工学院，虽然他们不是钱学森的同行，但是也都成了钱学森的好朋友。内中有研究遗传学的谈家桢，在1934年夏赴加州理工学院，师从遗传学权威摩尔根，于1936年获哲学博士学位后，留校任博士后研究助理。此外，赵忠尧、孟昭英、胡宁、唐有祺、郑哲敏等，也都是钱学森的加州理工学院校友。
钱学森的专业是航空。参加火箭俱乐部最初原本只是学习之余的兴趣小组。没想到，随着火箭技术的日益重要，他的研究重心从航空转向火箭，以致人们现在一提起钱学森，加在他名字前的定语就是“火箭专家”。
其实，钱学森从航空工程转向研制火箭，不只是他个人专业方向的改变，也是时局的选择——当钱学森在交通大学学习时，抗日战争使他投身到“航空救国”，而在加州理工学院学习时，第二次世界大战把他推上了火箭专家的位置。
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