崭露头角：加州理工学院航空理论博士研究生

（1936年10月至1939年底）

1936年10月，钱学森前往加州理工学院航空系师从冯·卡门攻读航空理论。

来到加州理工学院后，钱学森一下子就感受到整个校园突出的创新精神，以及其浓厚、活跃的学术氛围。他回忆道：“在这里，你必须想别人没有想到的东西，说别人没有说过的话。拔尖的人才很多，我得和他们竞赛，才能跑在前沿。这里的创新还不能是一般的，迈小步可不行，你很快就会被别人超过。你所想的、做的，要比别人高出一大截才行。”在一次学术讨论会上，冯·卡门讲了一个非常好的学术思想，马上就有人问：“把这么好的思想都讲出来了，就不怕别人超过你？”冯·卡门说：“我不怕，等他赶上我这个想法，我又跑到前面老远去了。”这让钱学森印象深刻，他说：“我到加州理工学院，一下子脑子就开了窍，以前从来没想到的事，这里全讲到了，讲的内容都是科学发展最前沿的东西，让我大开眼界。”

回忆起读博的经历，钱学森说：“我本来是航空系的研究生，我的老师鼓励我学习各种有用的知识。”他选修了不少理科课程，如微分几何、复变函数论、量子力学、广义相对论、统计力学等。此外，他还常去旁听其他许多前沿的大师课程，钱学森说：“我到物理系去听课，讲的是物理学的前沿，原子、原子核理论、核技术，连原子弹都提到了。生物系有摩根这个大权威，讲遗传学，我们中国的遗传学家谈家桢就是摩根的学生。化学系的课我也去听，化学系主任L·鲍林讲结构化学，也是化学的前沿。他在结构化学上的工作还获得诺贝尔化学奖。以前我们科学院的院长卢嘉锡就在加州理工学院化学系进修过。L·鲍林对于我这个航空系的研究生去听他的课、参加化学系的学术讨论会，一点也不排斥。他比我大十几岁，我们后来成为好朋友。他晚年主张服用大剂量维生素的思想遭到生物医学界的普遍反对，但他仍坚持自己的观点，甚至和整个医学界辩论不止。他自己就每天服用大剂量维生素，活到93岁。加州理工学院就有许多这样的大师、这样的怪人，决不随大流，敢于想别人不敢想的，做别人不敢做的。”

广泛学习之余，钱学森在自己的专业上也做到了“深耕”。第一学年，在完成课堂作业外，钱学森尽可能收集了世界各国的航空学研究资料，加以系统性阅读，在这项工作上他平均每天要花10个小时。钱学森回忆道：“我在做博士论文的时候，把关于空气动力学方面的英文的、法文的、德文的、意大利文的200多篇文献全部看过，而且进行了仔细分析，以求理清空气动力学的来龙去脉。”在和冯·卡门合作研究可压缩流体中的边界层问题时，钱学森并没有按照老师的最初建议只做一下数学运算就交卷完事，而是先收集和阅读了大量参考文献，写下了450页的笔记，改正了很多前人不足的地方，然后才整理他的论文。

钱学森读博的时期，航空界正在从低速飞行向高速飞行的技术方向发展。他研究了一些高速飞行中出现的新问题，并取得了重要学术成果，包括从理论上预见了实现高速飞行将面临的“热障”问题，以及提出用于计算高速飞行下机翼翼面压力分布的“卡门—钱近似”公式等。这使他在航空界声名鹊起。弗兰克·E.马勃教授指出，“在快速、经济的数值计算方法出现之前，‘卡门—钱近似’公式一直是最准确的计算公式”，钱学森博士论文的发表“立刻使他跻身顶尖理论家的行列”。1939年6月，钱学森凭在航空、数学与流体理论领域的研究工作获得加州理工学院博士学位。

在读博期间，钱学森另一个重要的身份是加州理工学院古根海姆航空实验室火箭小组的成员。这个曾被称为“敢死队”的火箭研究小组是由钱学森的同学、同为冯·卡门指导的博士生弗兰克·马林纳（Frank Joseph Malina）于1936年初组建的，后来发展成加州理工学院喷气推进实验室，如今隶属于美国航空航天局。1937年春，钱学森加入火箭研究小组，成为小组的理论家与创始人之一。火箭小组成员共有6位：马林纳、约翰·帕森斯（Jack Parsons）、爱德华·福曼（Edward Forman）、A.M.O.史密斯（Apollo M. O. Smith）、韦尔德·阿诺德（Weld Arnold）和钱学森，他们最初的目标是研制探空火箭。

1937年春至1938年秋，钱学森在火箭小组的主要工作包括火箭研究文献资料的调研分析、火箭发动机热力学问题研究等。1937年6月，火箭小组的研究成果形成了论文集《GALCIT火箭研究项目报告》，其中收录了钱学森的一份研究报告。到1938年，火箭小组已经取得了一些实质性的成果，他们的研究与试验引起了加州理工学院和媒体的注目。

读博之余，钱学森还参加了由马林纳（当时也是美国共产党洛杉矶支部成员）介绍的一个马列主义学习小组。

钱学森在入党自传中写道：“到了加州理工学院的第二年，即1937年秋间，认识了同学马林那，他因思想比较进步，结成良友。由于他的介绍，我参加了当时在加州理工学院中的马列主义学习小组，也得识该小组的书记槐因包母。记得我们念的是英国斯崔奇著的一本书。后来小组也学习过恩格斯的《反杜林论》。其他每星期例会常讨论时事，当时主题是反法西斯和人民阵线。由小组组织参加过几次当时美共书记布劳得的讲演。”

这个小组成员间有共同兴趣，时常在晚上相聚一起听音乐、读书、辩论、下棋，讨论音乐、火箭、政治与社会问题。在钱学森的印象中，这个学习小组并不那么严密，也“不像一支想从事革命的队伍”。不过该小组对当时中国的处境比较同情，钱学森从中获得了一丝安慰。大致在1940年时，因成员纷纷离开，小组便解散了，钱学森也与之中断了联系。但他并不知道参加小组活动后来会招来麻烦，成为他被美国司法部怀疑是共产党员的重要原因之一。

1938年6月，钱学森已留学满3年。根据清华大学的公费留美期限规定，他已达到了资助年限的上限。早在读博之初，钱学森就曾申请延长奖学金资助年限。1937年3月，清华大学第124次评议会通过了延长钱学森一年资助的决定。此时延期已到，按要求钱学森应回国接受工作安排。博士在读的他和导师冯·卡门分别给清华大学校方去信，申请延长公费助学期限。

1938年6月7日钱学森致函清华大学校长办公处，信件内容为：

迳启者：

学生于民国二十四年出国习航空工程，第一年在麻省理工大学，第二年及第三年在加省理工大学。然学问非易事，学生现在始觉对独立研究有相当把握，今年二月间曾与房卡门教授联名在美国航空学会年会发表论文一篇（已在该学会会刊发表）题为“可压缩流体中之界流层”（Boundary Layer in Compressible Fluids）。现在待发表者又有论文一篇，题为“砲（炮）弹偏斜时所受之空气阻力”（Supersonic Flow over an Inclined Body of Revolation）。然学生以为如能在房卡门教授门下再有一年之陶冶，则学生之学问、能力必能达完美之境，将来回国效力必多。房卡门教授亦以为在现在情形之下，此亦上策。故学生乃敢呈请再延长公费一年至民国二十八年七月为止。

此致

国立清华大学校长办公处

二十三年考取留美公费生

钱学森谨上

六月七日

1938年6月8日，冯·卡门致函清华大学校长梅贻琦，请求延长钱学森的奖学金期限。信中说：

我由衷地赞同钱学森的申请，上个月钱先生已非常成功地通过了博士考试，然而他仍致力于他的论文。这一延迟并非是他的过失，而是根据我的建议，另他还在从事其他课题研究。他的研究成果之一已经和我联名发表在美国《航空科学学报》上了。第二篇论文已经完成，拟刊登在美国机械工程师学会主办的《应用力学杂志》上。这篇论文作为对理论弹道科学的重大贡献，曾经引起美国陆军兵工署的关注。他的第三篇有关火箭推力的论文已经完成手稿，将在近期发表。因此，你就明白了钱先生的科研活动是大有前途的。我深信钱先生的奖学金如果延长一年，他将会完全成为一位“高速压缩流体理论和弹道理论”的专家。我觉得特别是后一领域对于你们国家的未来是非常重要的。我希望您会给予钱先生下一学年的奖学金。

再次申请延长资助期限后，1938年秋，钱学森开始集中精力完成博士论文。此时的他对于博士毕业后的去向已有了决定，钱学森后来在入党自传中回忆道：“这时在我思想中的问题是回国参加抗日战争呢，还是留在美国继续在力学方面作研究。一方面由于我对国民党政府没有信心，一方面由于房卡门的劝告，说什么在美国作科学研究也能加强反法西斯的力量，我就留下来了，做加州理工学院航空系的研究员。”

钱学森的品行与成绩赢得了导师的赏识，也获得了同伴的赞赏。

1938年12月，马林纳正忙于向巴黎一个科学竞赛提交论文，钱学森毫不吝啬地提供了许多帮助。这篇论文后来使马林纳赢得了1939年法国REP-Hirsch宇航奖金奖。马林纳在给父母的信中感慨地说：“钱学森真应该署上名字，因为许多想法都是在他的帮助下完成的。他确实是个了不起的同伴。我希望我可以像他那样锲而不舍地工作。在过去的十天里，他夜以继日地研究一个难题，结果发现数学解并不令人满意。他离开了办公室，后来他又说要鼓起勇气重新再来。他是有能力的。”在这个故事中可以看到，尽管忙碌、好强，年轻的钱学森对待学术荣誉却保有一份从容而不计较个人得失的心态，愿意无私地帮助同伴。

1939年，钱学森与火箭小组的其他成员开始参与美国火箭发展的一项开拓性研究工作。当年1月，火箭小组开启了与官方的首次合作，这也是美国陆军航空兵的第一个火箭研究计划。7月，小组拿到了一笔1万美元的合同项目——“美国陆军航空兵喷气推进研究项目”，即为美国陆军航空兵研制重型轰炸机喷气助推起飞装置（JATO）。两年后，这项研究开始取得实际成果。1941年8月，一架小型Ercoupe飞机在March基地进行固体火箭助推飞行试验成功，这是美国第一架用喷气助推起飞的飞机。1942年4月，液体火箭助飞试验成功，飞行员驾驶A-20轰炸机在莫哈韦沙漠干湖床试飞。该试验飞机成为美国第一架采用固定火箭动力装置起飞的飞机，也是美国实际运用火箭的起点。

该计划自1940年被列为高度军事机密项目后，钱学森因其侨民身份被迫退出。但他曾在1939年参与喷气助推项目计划撰写、固体推进剂研究等工作，且钱学森此前在火箭小组所做的工作也成了该项目基础理论研究的重要部分。冯·卡门评价道：“钱对加州理工学院的喷气助推起飞计划作出过重大贡献。”

1939年9月，钱学森留校担任加州理工学院航空系研究员，继续与冯·卡门一道从事空气动力学领域研究。这一阶段钱学森在学术上的初步成绩使他在航空界崭露头角，为他奠定了在这一专业道路发展的高起点。此后，钱学森在航空和火箭技术等领域的事业发展一路“高开高走”。