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新中国成立后，百废待兴。毛泽东、周恩来等领导人积极联络海外科学家，争取他们早日回国参加建设。同时台湾的蒋介石集团也在预谋采取各种手段阻止科学家顺利归国。12月18日，周恩来通过北京中央人民广播电台，代表党和人民政府邀请在世界各地的海外学子回国参加建设。著名空气动力学家、火箭专家钱学森以及其他科学家心里激起了很大反响，回国的心情更加迫切。1950年2月9日，美国参议员麦卡锡宣称，他掌握了一份在国家部里工作的205名共产党人名单。顿时，美国掀起了反共狂潮。作为美国火箭研制的领军人物，钱学森首当其冲。钱学森受到了美国联邦调查局的调查，他决定辞去加州理工学院教职和喷气动力实验室主任职务。同时，他准备以探亲的名义回国。钱学森来到五角大楼，向海军部次长金贝尔告别。钱学森十分坚决，金贝尔竭力挽留未果。金贝尔极为不安，命令司法部，宁可枪毙钱学森也不让他离开美国。确实，钱学森对美国来说太重要了，
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随着朝鲜战争的爆发，中美关系急剧恶化。成百上千在美国的中国学者和留学生也在积极行动，准备冲破阻力，回归祖国。正在印第安那州的普渡大学读书的邓稼先，如愿以偿拿到了博士学位，时年26岁，人称“娃娃博士”。邓稼先跟好友杨振宁通电话，通报了这一喜讯，并告诉他自己9天后就回国，二人热血沸腾。赵忠尧、邓稼先等一百多位留美学者准备回国时，遭到美国联邦调查局特工的搜查，钱学森800多公斤的书籍和笔记被扣。赵忠尧随身携带的行李和书籍也被翻查，遭到扣押。联邦调查局在钱学森被扣押的书籍和笔记本上大做文章，召开新闻发布会，宣布在“中国科学家钱学森的行李中搜到机密文件”。9月6日，移民局总稽查朱尔带着手下闯进了钱学森的家，向钱学森宣布了逮捕令。钱学森被押送到美军特米那岛关押起来，受到非人的折磨，身体遭到极大摧残，15天里体重下降了14公斤。联邦调查局官员对钱学森进行审讯，试图在他身上强加罪名，
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毛泽东接到消息后，悲痛欲绝，但是作为主席必须要身先士卒。后来，彭德怀要求把毛岸英的遗体运回国安葬，毛泽东说，岸英是响应党中央的号召，为保家卫国而死的，就把他安葬在朝鲜的国土上，让他显示中朝人民的友谊，让中朝人民的友谊万古常青。于是，毛岸英烈士就永远留在了朝鲜。就在这时，美国将原子弹运到停泊在朝鲜半岛的航空母舰上，进行了核模拟袭击。11月30日，杜鲁门在记者招待会上宣称，将采用包括原子弹在内的一切必要措施来应付目前的军事局势。美军在朝鲜战争上不断失利，美国总统杜鲁门叫嚣：美国已经在考虑同朝鲜战争相联系的使用原子弹问题！面对美国的威胁，毛泽东一笑置之。中科院近代物理所在钱三强的努力下，汇集了大批优秀人才，日后为原子弹、氢弹研制作出重要贡献的王淦昌、黄祖洽、于敏等都到物理所工作。赵忠尧回国后，也进入物理所，他将从美国带回的器材和零部件都交给物理所，主持建立了中国第一个核物理实验室。
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1955年1月15日，毛泽东主持中共中央书记处扩大会议，周恩来请钱三强、李四光到中南海给毛泽东和书记处的领导讲解原子能的有关知识，钱三强带了一块铀矿石当场演示。毛泽东鼓舞大家，表示现在时机成熟，并且有苏联的援助以及丰厚的资源，只要重点对待，即便只依靠我们自己也能创造奇迹。毛泽东还跟钱三强讨论了原子的构成，提出了物质无限可分的哲学观点。这次会议作出决定，建设原子能工业，发展战略武器。1月18日，张爱萍指挥解放军解放大陈岛在内的所有浙江沿海岛屿。美国会参议院紧急通过《美台共同防御条约》，提出例如“台湾海峡安全受到威胁”，他们有权使用原子弹。美国的核讹诈政策变成了“法律依据”。美国总统艾森豪威尔与刚从台湾访问归来的国务卿杜勒斯进行单独密谈，艾森豪威尔随即在电视讲话中宣称，核武器不仅是战略武器，也可以用于战术目的。言外之意，要对红色中国进行一场核战争。毛泽东对此的回答是：发展我们自己的原子弹。
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周恩来总理冲破种种阻挠，粉碎了蒋介石集团阴谋暗杀他的计划，不顾安危毅然参加了亚非会议，与会期间发表了重要讲话，赢得了各国与会代表的强烈欢迎，打开了新中国外交的新局面。钱学森度日如年，冥思苦想早日回国的办法。6月14日，蒋英给他带回了一张华侨办的报纸，上面有人大副委员长陈叔通的消息。陈叔通是钱学森父亲的老师，又是杭州同乡，钱学森灵机一动，有了主意。第二天，钱学森和蒋英带着孩子外出，巧妙地摆脱了特务盯梢，迅速溜进一家咖啡馆。蒋英边喝咖啡边逗孩子玩，一边机警地留意着窗外，钱学森迅速在香烟纸上写了封给陈叔通的短信：“我提笔写这便条，万感千念，对祖国、对亲友相思之甚，寸阴若岁……恳请祖国助我还乡，帮我结束客居海外生涯，还我报国之夙愿。切切。”特务跟踪而来，钱学森故意缠住特务，让蒋英把香烟纸条夹在寄给妹妹的书信中，投进了咖啡馆旁边的邮筒。
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中美大使级会谈在瑞士日内瓦召开，讨论和平解决朝鲜问题。美国关心的是朝鲜战争中被俘的美国人，要求中国遣返。中国方面则提出了让钱学森归国的问题，美国方面每次都矢口否认，说钱学森自己没有提出要回国。就在这时，钱学森在咖啡馆用香烟纸写的那封短信，几经辗转，终于到了陈叔通手上。陈叔通读后极为感动，马上把这封信交给周恩来。周恩来看了钱学森的信后，激动地拍了拍桌子，说：“好，有了这封信，我们就可以向他们要人了，看他们还怎么抵赖！”周恩来向毛泽东请示，决定用朝鲜战争中抓获的11名美国飞行员来交换钱学森。但我方释放了这11名飞行员，美国方面却仍然拒绝放回钱学森。8月1日，中美大使级会谈在日内瓦开始，王炳南大使向美方提出钱学森的问题，美国大使约翰逊矢口否认，说钱学森没有提出要回中国。王炳南拿出钱学森写在香烟纸上的信，并当场宣读，约翰逊无言以对，终于同意钱学森回国。8月5日，
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钱学森回到北京后，彭德怀请他谈话，希望先搞出短程导弹。叶剑英元帅请钱学森到家里作客，席间谈得兴奋，叶剑英拉起钱学森就去找周恩来。周恩来交给钱学森一个任务，让他把想法写成书面意见。1956年2月，钱学森起草了《建立我国国防航空工业的意见书》，呈给中央。毛泽东亲自在菊香书屋会见了钱学森，对他的意见书倍加赞赏。这一时期，钱三强和刘杰等人起草了《关于我国制定原子能事业计划的一些意见》，后又修订成《关于1956-1957年发展原子能事业计划大纲（草案）》。我国研制原子弹、导弹的大幕终于徐徐拉开。1956年2月28日，赫鲁晓夫致信毛泽东，表示对中国原子能事业提供全面援助。3月14日，军委扩大会，周恩来请钱学森给元帅、将军们讲发展导弹的技术和规划。会议决定成立航空工业委员会。会后，周恩来宴请钱学森。4月13日，航空工业委员会成立，聂荣臻为主任，黄克诚、赵尔陆为副主任。
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1956年10月8日，从事导弹研制的国防部第五研究院成立，钱学森任院长。11月16日，从事核武器研制的三机部成立，宋任穷任部长，刘杰、钱三强等任副部长。原子弹、导弹研制正式启动。周恩来招待钱学森等人，钱学森向周恩来介绍从美国自费回国的郭永怀。几天后，郭永怀到力学所任副所长。聂荣臻元帅主动要求主管军工生产和部队装备工作，担任国防科委主任，兼任国家科委主任。11月，他就任副总理，分管自然科学和国防工业、国防科研，从此，聂荣臻元帅与中国的两弹一星事业结下了不解之缘。新机构的成立，迫切需要人才，钱学森为此不断奔波，但他要的人才大多没有到位。钱学森说：“导弹、火箭的事还要不要搞了？要搞，就应该赶快着手调人，不能再拖了。”聂荣臻专门找周恩来汇报，周恩来爽快表示，需要哪些人，提出名字，他来批。在周恩来和聂荣臻的直接指导下，日后成为两弹一星元勋的屠守锷、黄纬禄、姚桐斌等人来到了五院。
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3月，中央书记处批准在甘肃一地区建立导弹试验基地。这个地区是戈壁、沙漠地带，自然条件异常艰苦，工程部司令陈士榘带领数万人马开赴荒原，与基地司令孙继先共同负责工程建设。但靠苏联的帮助发展原于弹的想法很快就破灭了。7月，赫鲁晓夫访华时跟毛泽东说：苏联的原子弹已可以打到美国的本土上，中国再搞原子弹意义也不大了。有苏联这一把核保护伞就可以了。随后，赫鲁晓夫提出在中国设立“长波电台”和联合舰队，这个海军舰队的指挥权由苏联控制，被毛泽东一口回绝。这年8月，钱三强来找邓稼先，说国家要放个大炮仗，调你去做这个工作，怎么样？邓稼先明白是搞原子弹，既兴奋又紧张，回家跟妻子许鹿希道别，许鹿希问他调到什么地方工作，邓稼先守口如瓶。他带着欠意深情地告诉妻子，以后家里的事不能管了，他的生命就献给未来的工作了，就是为它死了也值得！许鹿希被震撼了，但她没想到的是，邓稼先这一去，就是整整28年！
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毛泽东（唐国强饰）决定自力更生自主研究原子能。邓稼先在清华、北大、北航等高校挑选了28名学生，组成研究队伍，成为原子弹、氢弹研制的中坚力量，他们日夜奋战在原子弹教学模型大厅。在钱学森（陈建斌饰）的领导下，五院开始对苏制P-2导弹进行仿制。李觉少将选址金银滩基地得到邓小平的批示，开始着手建设。基地取名代号221，核武器基地负责人选择张蕴钰担任。张蕴钰在敦煌进行考察，为了保护敦煌遗址他不惜与苏联专家翻脸，经分析张蕴钰决定重新选址，选择了远离敦煌的地方取名马兰基地。
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苏联专家说完成导弹试验基地建设要用十五年。然而，建设导弹试验基地的工程兵们像蚂蚁一样完成着工程浩大的壮举，仅用了两年零六个月就完成了导弹试验的所有设备。聂荣臻亲自到五院视察，解决了帐篷里没有取暖火炉的问题。毛泽东（唐国强饰）和周恩来接见了孙继先，了解了前方的情况。中央组建地空导弹部队，岳振华被任命为营长。苏联方面暂缓向中国提交原子弹模型和技术资料，宋任穷和刘杰上山向聂荣臻汇报了这一情况。中央决定自己做出原子弹。一九五九年中苏分歧公开化，苏联派来的专家和援助项目撤走。
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钱学森（陈建斌饰）的思想汇报得到了领导的赞扬，领导也决定批准他入党，钱学森感慨万千。蒋介石的侦察机不断骚扰大陆，但是北京还不具备打击高空飞行的能力。毛泽东（唐国强饰）下指示一定要搞好地对空导弹，打下高空侦察机。一九五九年十月七日，蒋介石侦察机又来骚扰北京，导弹二营成功击落侦察机，创造了世界上第一次用导弹击落飞机的先例。一九六零年七月十六日，苏联突然撤走在华专家，终止对华援助，毛泽东决定自力更生。中国召集相关方面的知名中国科学家，成立原子弹研究小组。
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王淦昌看着房子没盖好着急帮忙做起了泥瓦匠的活，李局狠狠批评了他，让他专心搞研究，保重身体。钱学森（陈建斌饰）由于琐事分心决定辞去五院院长职务，改做副院长，得到周恩来（孙维民饰）的批准。邓稼先因为工作冷落了家人，妻子很不满。陈能宽提出了原子弹聚焦原件设计方案，不久，王淦昌也设计出了炸药透镜聚焦的新方案，经过试验，专家选择了陈能宽的原子弹聚焦原件设计方案。三年自然灾害到来，蒋介石又蠢蠢欲动，国家形势陷入危急时刻。
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自然灾害期间，全国食物紧张，邓稼先把妻子寄来的饼干都分给了同志们，大家受到感动。周恩来（孙维民饰）等领导来看科技人员，帮助大家改善生活条件。钱学森（陈建斌饰）为了工作两个多月没有回家并保密自己的工作，蒋英找到聂荣臻，诉说自己的委屈。一九六零年我国第一颗导弹成功发射，钱学森到前线指挥。毛泽东、周恩来听到消息都很高兴。钱学森回到家，蒋英从广播中听到导弹发射成功理解了钱学森。根据条件，坐标一号方案被选中实施。经过日夜奋战，邓稼先等人终于得出原子弹理论设计的数据但其中一个关键数据却和苏联专家留下的数值不一样，邓稼先进行第二次运算。钱三强等人展开对氢弹的先行研究。罗布泊导弹试验基地建设工地面临严重的缺水困难。
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罗布泊导弹试验基地建设工地面临严重的缺水困难。
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国家饥荒严重，毛泽东（唐国强饰）跟周恩来一同以身作则，七年不吃肉，他们也要求儿女不能搞特殊化。钱学森（陈建斌饰）了解到国家的困难，决定捐出自己的全部家当，以微薄的力量帮助国家渡过难关。邓稼先同钱学森一样，省吃俭用，带动大家节省粮食。科学家们饿着肚子没日没夜的加班，聂荣臻找到周恩来商量改善伙食，呼吁各大军区支援粮食。全国性的饥荒使中央内部对是否继续搞导弹工程争议不断扩大，最终毛泽东决定不能放松，一定要拿下两弹。
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钱三强想让周光召参加原子弹的研究，但是因为有海外关系遭到人事部门的阻挠，钱三强亲自找到总理说情获得批准。邓稼先等研究人员计算的一个重要数据与前苏联提供的不符，经过多次运算证明自己的是正确的弄清了原子弹内部的秘密。科学家们受到周恩来（孙维民饰）的宴请，同时他们也有时间回家和家人短暂团聚。台湾骚扰大陆的p-2v侦察机被中国炮军打下，然而蒋介石用更先进的u-2侦察机进犯大陆，我们却束手无策。
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蒋介石用u2侦察机侦查西北导弹建造基地，周恩来命令空军司令员击破敌机的侦查。u2侦察机找到了导弹建造基地的地点，刘亚楼的申请得到中央军委的批准，地空导弹二营从北京拉出来赶往湖南设伏。全国科学技术工作会议上知识分子提出很多建议，周恩来发表讲话。东风二号导弹发射失败，聂荣臻鼓励钱学森（陈建斌饰）找出原因，大胆地干。为了战胜困难，毛泽东（唐国强饰）带头精简身边的工作人员。
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毛泽东（唐国强饰）为了带头精简工作人员，主动决定不再设立卫士长，银桥被安排到基层工作。蒋介石方面继续着反攻大陆的计划，并定名为“虎啸龙腾”，毛泽东召见总参谋长罗瑞卿安排部署，并安排王炳南与美国谈判，美国决定不支持蒋介石。蒋介石无论如何都要继续反攻大陆计划，共产党与其斗智斗勇，成功打下U2侦察机。蒋介石死要面子，对外界声称飞机是因为故障掉落，毛泽东将计就计，依然对外保密导弹研究，让蒋介石摸不到头脑。
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导弹二营营长岳振华因为连续击落两次美制侦察机，毛泽东（唐国强饰）亲自见他，表示鼓励。但是因为中国对外界秘而不宣打下U2战机的方式，中国一时间成为世界舆论的焦点。就在同月，中国第一颗原子弹理论设计方案出炉，原子弹实弹试验即将到来。几乎同一时间，内爆法试验成功，原子弹即将进入决战阶段。邓稼先来到原子弹爆破试验的第一线支援工作，实现了原子弹冷试验的成功，终于打开了原子弹爆炸的大门。
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邓稼先即将离家工作，一家人欢聚一堂，工作得到了家人的支持。基地人员为了给到来的科学家们提供好的住宿条件搬到帐篷里居住。李觉按组织要求要王淦昌到广东温泉去疗养，但遭到拒绝，经过李觉劝说，终于答应并见到了自己的妻子。王淦昌、邓稼先日夜奋战在基地，同时，蒋介石再次把目光投向了西北地区，派U-2飞机到核武器研制基地侦查。刘亚楼等人组织部署准备作战。毛泽东（唐国强饰）等领导召开会议对赫鲁晓夫的行为进行抨击。经过一年的建设导弹地面试验站建成。
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一九六三年九月二十三日，东风二号导弹进行第一次全弹地面热试车，获得成功，我国研制的中近程导弹迎来胜利的曙光。台湾的U-2飞机又一次飞往大西北侦察，成功避开三个导弹营的夹击，溜回台湾。我军总结经验，计算好U-2飞机的返程航线，决定在上饶埋伏导弹营，一举打下U-2飞机。原子弹爆炸成功，举国欢庆。钱学森（陈建斌饰）规划好导弹发展的蓝图，在毛泽东（唐国强饰）的激励下更加信心十足。东风二号的发射一波三折，科学家们在做最后的探索。
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钱学森（陈建斌饰）采纳了王永志的建议，克服困难成功发射了东风二号导弹，导弹射程进入千公里的行列。钱学森看到王永志的才华，对年轻人的点拨不予余力，王永志也没有辜负期望，成功完成第二代和第三代导弹的研制。蒋介石派出王牌飞行员驾驶U2侦察机，被我军导弹击落，我军士气大涨。钱学森接到新的任务，要将原子弹和导弹相结合，发挥更大威力。原子弹试验正式进入实战阶段，预演的各项准备工作非常细致的完成。
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美国的卫星侦察到了中国正在进行原子弹试验，美苏两国立即商讨对华出手，周恩来下决心一定要搞出原子弹，箭在弦上，不得不发。毛泽东（唐国强饰）对此做出指示，尽早进行原子弹试验。中国的原子弹即将爆炸，美军派兵进驻台湾，苏联派兵进入蒙古边境，两国的导弹部队也部署好，威慑中国。蒋介石与此同时也制订了“飞龙计划”，与美国联手获取我核试验资料。我国的原子弹零食被定为一九六四年十月十六日十五时，毛泽东建议联合各国政府召开首脑会议，制定使用核武器的原则。
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总指挥带领科学家们到楼兰古城观光，第一颗原子弹即将进行爆炸试验，起爆前装置经过检验。一九六四年十月十六日十五时中国第一颗原子弹爆发出巨响，试验成功。毛泽东（唐国强饰）指示先不要在国际上公开发布。国际社会捕捉到这一动态，这个消息同时被蒋介石得知。
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邓稼先的家人得知邓稼先是研究原子弹的功臣都为此感到骄傲，而邓稼先的母亲因病不治去世，邓稼先觉得愧对母亲。爱萍送给毛泽东（唐国强饰）一块原子弹爆心的石头。周恩来（孙维民饰）让奇清加强涉外的人员与物品的检查，防止敌特、间谍猎取我国情报。同时我方截获了瓦特夫妇用来窃取机密情报的老鼠、相机等。毛泽东和周恩来又委任邓稼先为首带领科学家进行氢弹的研究。
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中央决定成立导弹工业部，钱学森（陈建斌饰）任副部长。瓦特和许林德互相勾结窃取我国核情报，被我方发现并严密监控并抓获。一九六四年十二月二十一日，周恩来首次提出四个现代化建设的要求。一向反对祝寿的毛泽东（唐国强饰）在七十一岁生日那天破例宴请了一些中央领导和科学家、劳模，钱学森在这顿饭当中泛起了要让卫星升天的梦想。蒋介石约见美国代表商谈，希望寻求美国的帮助，对付中共，这时中央政府的氢弹和卫星的研究已经进入攻坚阶段。
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邓稼先的努力没有白费，计算证明氢弹的理论已经成形，中国继原子弹过后仅仅一年的时间就研制出氢弹的方案。一九六五年十二月，会议决定在六七年底至六八年初对氢弹进行氢弹空投，与此同时，两弹结合工作也在进行。郭永怀的氢弹薄壳装置为我国氢弹的重量降低了百分之二十，基本达到了实战要求，为我国氢弹事业做出了不可磨灭的贡献。国内十年文革动乱爆发，聂荣臻面临着巨大的压力，但他依然不放弃国防工作，继续进行着两弹结合的事业，并在实弹发射准备上取得了巨大突破。
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周恩来赴导弹基地视察，就‘两弹结合’的相关问题与钱学森进行了深入的探讨。1965年9月，国防科委和中科院在北京中南海会议室召开人造卫星方案论证会，中国的第一颗人造卫星有了一个响亮而亲切的名字——“东方红一号”。让全世界能听到《东方红》乐曲，以特别条款的形式也被写进卫星的总体设计方案之中。以邓稼先，于敏为代表的青年科学家们，克服种种困难，在氢弹原理设计上，取得了突破。1965年12月，二机部在新疆马兰核试验基地召开会议，对氢弹理论设计的“邓—于方案”进行论证。
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有关氢弹弹体结构问题的研究，在郭永怀的亲自主持下，也取得了突破性进展。与此同时，两弹结合也在加快推进。1966年2月，聂荣臻主持召开会议，邀请二机部、七机部、导弹试验基地、核试验基地的负责人参加，再次研究“两弹结合”试验方案。10月20日夜，周恩来在人民大会堂主持召开“两弹结合”试验的最后一次中央专委会议。四天后，周恩来、聂荣臻、叶剑英前往钓鱼台，向毛泽东详细汇报这次试验的准备工作。10月25日，病中的聂荣臻带着氧气袋赶赴东风导弹发射基地，和钱学森、李觉、张震寰、李福泽等人一起全面检查各项工作，排除了各项隐患。
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10月27日，一枚核导弹腾空而起飞向蓝天，经过九分十四秒的飞行，飞行距离894公里，精确命中目标，在离地面569米的预定高度实现核爆炸！“两弹结合”试验成功，标志着我国有了可以用于实战的导弹核武器。这一年，我国组建了战略导弹部队，周恩来亲自命名为——第二炮兵。两弹试验成功后，我国首颗人造卫星的研制随即展开，但由于受到了‘文革’的影响，困难重重。此时，台湾再次派遣特务“蘑菇”潜入大陆侦查，但不久后也被我公安部门侦破。虽然有“文革”的干扰，但氢弹的研制仍在紧锣密鼓地推进。在核试验基地，一座百米铁塔拔地而起，这里即将按照邓稼先、于敏设计的理论方案，进行氢弹原理试验。12月11日，周恩来主持召开中央专委会议，同意月底进行氢弹原理试验。12月28日12时，氢弹原理装置起爆，其威力为12。2万吨TNT当量。这次试验的成功，证明了邓稼先、于敏的“邓—于方案”切实可行，也预示着中国的第一颗氢弹即将诞生。
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1967年1月12日，采用了一系列新技术的中程导弹“东风3号”准备试飞。但这次的试验并不顺利，导弹飞行了129秒后，发动机出现问题，导致导弹落点偏离较大。“文革”的破坏越来越大，1967年1月23日晚上，中央军委在京西宾馆9楼会议室召开会议，听取聂荣臻的建议。会议持续到深夜零点，为了强调这个纪要的重要性和不可置疑的权威性，在场的每一位元帅都在“纪要”上签了名。这次会议就是著名的“零点会议”。
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潜入大陆的台湾特务“蘑菇”，盗取氢弹爆炸所用的“W-T”自动仪，经过公安战士的努力终将其破获。1967年6月17日，轰-6携带着我国第一颗氢弹直上蓝天，成功爆炸。“东方红1号”卫星的研制在动乱中艰难进行着，但许多和‘两弹一星’有关联的科学家还是遭受厄运。在周恩来武力保护的强硬措施下，许多科学家得以幸免于难，特别是研制“两弹一星”的科学家们，在那样艰难的局面下，还能继续进行研究和试验工作，使我国的国防尖端科技不至于造成毁灭性打击。孙家栋在钱学森的支持下，克服“文革”派系斗争给卫星研制所带来的不利影响，挑选出18名业务骨干，负责卫星的总体研制，他们被誉为“航天卫星十八勇士”。邓稼先在一次氢弹试验中，为找寻氢弹弹头，受到放射性辐射的侵害。郭永怀所乘坐的飞机失事，年仅59岁的他牺牲了。当人们从机身残骸里寻找到郭永怀时，吃惊地发现，他的遗体跟警卫员紧紧抱在一起。烧焦的两具遗体中间紧紧夹着装有绝密文件的公文包，
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‘东方红1号’卫星研制小组根据折叠伞的原理，制作出一个名叫“观察裙”的装置，以保证卫星上天后，可以看得见。‘东方红1号’卫星的其他研制工作也在紧锣密鼓的进行当中。研制小组攻克各项难关。1969年国庆前夕，我国成功举行了第一次地下核试验，对当时紧张的国际环境起到了稳定的作用。发射“东方红1号”卫星的“长征1号”火箭，由“东风4号”中远程导弹作为一、二级运载火箭，“东风4号”发射试验能否成功，关系着卫星上天的成败。但是11月16日，“东风4号”发射升空，但飞行了几十秒之后，火箭出现了故障……然而，1970年2月11日，日本的第一颗人造卫星“大隅号”成功发射升空。对中国的航天人来说这是一个沉重的打击，1970年3月上旬，“东方红1号”卫星总装工作开始。
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3月26日，经周恩来批准，装有“长征1号”火箭和“东方红1号”卫星的专列秘密奔向发射基地。卫星发射前，周恩来总理高瞻远瞩排除了卫星研制小组成员的各种隐患和担忧，确保了这次卫星能够按时发射。1970年4月24日21点35分，“长征1号”火箭装载着我国第一颗人造卫星——“东方红1号”，从发射基地发射升空。10分钟后，从各个观察站传来了令人振奋的报告。21点50分，“东方红1号”卫星向全世界播送的《东方红》乐曲，环绕太空，响彻全球，它宣告新中国迎来了航天时代的黎明！
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（大结局）1970年5月1日晚，毛泽东、周恩来与钱学森等人登上天安门城楼，仰望我国的第一颗人造卫星。1971年春天，中美外交迎来了突破口。中国乒乓球队参加在日本名古屋举行的世界乒乓锦标赛，偶然发生的一件事，在毛泽东的运筹帷幄下，终于变成了小球推动大球的著名外交事件。毛泽东通过邀请美国乒乓球队访问中国，再次明确向尼克松发出信号。尼克松当即决定，派国务卿基辛格秘密前往北京，中美最高层的接触之门终于打开。1971年10月25日，联合国大会第1976次会议以76票赞成、35票反对、17票弃权的压倒多数，恢复了中华人民共和国在联合国和安理会中的合法席位。“两弹一星”的事业还在继续推进。由于长期在第一线从事核武器研制工作，邓稼先多次受到核辐射。实际上，这时候他已经得了绝症，但他仍然拼命坚持着工作，不让自己倒下。在最后的日子里，邓稼先仍牵挂着我国的核武器事业，他和于敏商议，联名给中央写了份建议书，
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本剧以史实为依据，全方位展现了一段鲜为人知的历史:共和国领袖毛泽东和周恩来，聂荣臻等老一代领导人运筹帷幄，英明决策，钱学森，邓稼先等杰出科学家在极端困难的条件下，自主研制两弹一星，开创了中华民族屹立于世界东方的丰功伟业。全剧闪耀老一辈开国元勋的风采和爱国知识分子的光芒，唱响了一曲五星红旗迎风飘扬的艰苦奋斗，无私奉献的主旋律。
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本剧以史实为依据，全方位展现了一段鲜为人知的历史:共和国领袖毛泽东和周恩来，聂荣臻等老一代领导人运筹帷幄，英明决策，钱学森，邓稼先等杰出科学家在极端困难的条件下，自主研制两弹一星，开创了中华民族屹立于世界东方的丰功伟业。全剧闪耀老一辈开国元勋的风采和爱国知识分子的光芒，唱响了一曲五星红旗迎风飘扬的艰苦奋斗，无私奉献的主旋律。
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