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森為講師。馮？卡門對錢學森是很欣賞的，所以在１９４５年初他被空軍聘為科學諮詢團團長的時候，提名錢學森為團員。這個團為美國空軍提供了一個遠景發展意見，錢學森從中學到從大處和遠處設想科技發展問題的方法。１９４５年５月，第二次世界大戰結束的前夕，錢學森隨科學諮詢團去歐洲，考察英、德、法等國的航空研究，特別是法西斯德國的火箭技術發展情況。這時加州理工學院提升他為副教授。這一時期，他取得了在近代力學和噴氣推進的科學研究方面的寶貴經驗，成為當時有名望的優秀科學家。馮？卡門這樣評價錢學森：“他在許多數學問題上和我一起工作。我發現他非常富有想象力，他具有天賦的數學才智，能成功地把它與準確洞察自然現象中心物理圖象的非凡能力結合在一起。作為一個青年學生，他幫我提煉了我自己的某些思想，使一些很艱深的命題變得豁然開朗。”
１９４６年暑期，馮？卡門教授因與加州理工學院當局有分歧而辭職，作為馮？卡門的學生，錢學森也離開加州理工學院，再到麻省理工學院任副教授，專教空氣動力學專業的研究生。１９４７年初，３６歲的錢學森進入了麻省理工學院年輕的正教授行列。同年夏季，錢學森向麻省理工學院當局請假回國探親，９月中和蔣英結婚。蔣英是蔣百里、蔣左梅夫婦的第三女，生於１９２０年９月，是在維也納和柏林受過良好的音樂教育的女高音聲樂家。蔣百里是舊中國著名的軍事理論家，蔣左梅是日裔友人。
１９４８年祖國解放事業勝利在望，錢學森開始準備歸國。為此他要求退出美國空軍科學諮詢團，但直到１９４９年才得以實現。他兼任的美國海軍炮火研究所顧問的職務，直到１９４９年秋從麻省理工學院回到加州理工學院就任噴氣推進技術教授職務時才辭去。
１９４９年５月２０日，錢學森收到美國芝加哥大學金屬研究所副教授研究員、留美中國科學工作者協會（簡稱留美科協）美中區負責人葛庭燧寫來的信，同時轉來１９４９年５月１４日曹日昌教授（中共黨員，當時在香港大學任教）寫給錢學森的信，轉達即將解放的祖國召喚他返國服務、領導中華人民共和國航空工業建設之切切深情。這時錢學森還看到周培源給林家翹的信，得知北京西郊解放時的良好情況。也見到在加州理工學院當研究生的羅沛霖（曾經以非黨技術人員身份在延安工作過），他認為錢學森回國為解放了的祖國服務的時候到了。錢學森遂加緊了回祖國的準備，以便實現他多年的夙願。
錢學森（三）
但這時正值麥卡錫主義橫行，美國全國掀起一股要僱員們效忠政府的歇斯底里狂熱。幾乎每天都發生對大學和其他機構進行審查或威脅性審查的事件。加州理工學院也被涉及，因威因鮑姆下獄，懷疑落到錢學森身上。１９５０年７月，美國政府決定取消錢學森參加機密研究的資格，理由是他與威因鮑姆有朋友關係，並指控錢學森是美國共產黨員，非法入境。錢學森這時立即決定以探親為名回國，準備一去不返。但當他一家將要出發的時候，錢學森被拘留起來，兩星期後雖在幾位美國同事好友的大力幫助下保釋出來，但繼續受到移民局根據麥卡錫法案進行的迫害，行動處處受到移民局的限制和聯邦調查局特務的監視，被滯留５年之久。１９５５年６月的一天，錢學森夫婦擺脫特務監視，在一封寫在一張小香菸紙上寄給在比利時親戚的家書中，夾帶了給陳叔通先生的信，請求祖國幫助他早日回國。陳叔通先生收到這封信的當天，就把它送到周恩來總理手裡。１９５５年８月１日，中美大使級會談在日內瓦開始，王炳南大使按照周總理的授意，以錢學森這封信為依據，與美方進行交涉和鬥爭，迫使美國政府不得不允許錢學森離美回國。８月５日，錢學森接到美國政府的通知，說他可以回國。但在乘坐美國郵船的歸途中，他仍被當作犯人對待。
在１９５０年到１９５５年這一段爭取回國的時間裡，錢學森因受到特務監視，感到壓力很大，除了教書和做研究工作以外，學術活動和社會活動參加得很少，但仍未放棄學術研究。錢學森這個時期的主要開創性的研究成果是１９５４年在美國發表的《工程控制論》一書，及講授力學工作介質物理性質的理論“物理力學”。當錢學森在回國前夕同蔣英帶著幼兒錢永剛、幼女錢永真向他的老師告別時，馮？卡門充滿感情地說：“你現在學術上已經超過我！”
就在美國政府迫害錢學森的５年中，加州理工學院的許多美國朋友安慰他，千方百計地給他解決困難，表示了真誠的友情，如Ｗ．Ｒ．西爾斯（Ｓｅａｒｓ
