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无论是在新中国成立前后，还是在改革开放后，都有很多中国留学生在美国完成学业后选择回国报效祖国，钱学森是他们中的杰出代表。作为中国留学生，他们在学成之后的选择在很大程度上取决于他们最初选择出国留学的目的。钱学森一开始就是抱着学成之后报效祖国的目的赴美留学。他在交通大学求学期间非常关心国家大事，积极要求进步，参加了中国共产党的外围组织。
在1930年暑假即将结束时，钱学森染上了伤寒，不得不申请办理休学一年的手续。休学期间，钱学森与表弟李元庆有了很多交往。李元庆生于1914年，他母亲钱家礼是钱学森父亲钱均夫（钱家治）的堂妹。1930年，李元庆考入杭州国立艺术专科学校学习钢琴、大提琴。李元庆在思想上非常进步，以至于家人都说他是共产党。当时国民党一度要抓李元庆，他只好躲到亲戚家暂住。李元庆经常向钱学森介绍左翼文化运动，引导他关注民族的危亡，并偷偷向他推荐各种进步书籍。后来，李元庆成长为著名的大提琴家，并在1941年10月偕夫人李肖前往革命圣地延安，担任延安鲁迅艺术学院音乐系教师。
在李元庆的影响下，钱学森到杭州的书店购买了李铁声翻译、布哈林著的《辩证法底唯物论》。布哈林是苏联共产党和共产国际的领导人之一，马克思主义理论家和经济学家，曾经被誉为苏共“党内头号思想家”。该书由上海江南书店于1929年5月出版。钱学森还购买了鲁迅翻译、普列汉诺夫著的《艺术论》。普列汉诺夫被誉为“俄国马克思主义之父”。该书是用唯物史观写成的，由上海光华书局于1930年7月出版。钱学森通过阅读这两本书对马克思主义哲学有了初步的了解。他想了解一下反面的观点，于是又阅读了介绍西方哲学史的著作和胡适的《中国哲学史大纲》（上册）。经过分析和比较，钱学森认识到只有马克思主义哲学才是真正的科学。此后，他还阅读了马克思的《资本论》和其他进步书籍，从而进一步开阔了眼界。1958年，钱学森在向党组织交心时回忆说：“这一年是我思想上有很大转变的一年：我在这一年里第一次接触到科学的社会主义思潮，在我脑筋里树立了对共产主义的信念。我觉得要中国能得救，要世界能够大同，只有靠共产党。”
1931年“九一八”事变爆发后，钱学森参加了交通大学组织的赴南京请愿活动，抗议国民政府的不抵抗政策，请求政府出兵抗日。此后，他开始有意接触中国共产党的外围组织，参加了共产党员乔魁贤领导的学习小组。钱学森积极参加共产党领导的“抵制日货”“将日本侵略者赶出东北三省”等爱国游行示威运动。罗沛霖是钱学森在交通大学和加州理工学院的校友，在交通大学读书时比钱学森低一届，两人在音乐上有共同的兴趣爱好。1936年夏，钱学森从麻省理工学院致信罗沛霖，信中说，我们找机会去莫斯科（当年进步青年心目中的圣城）。罗沛霖正是受到钱学森的影响才决定追随中国共产党，在1938年初奔赴延安参加革命。
1935年8月，钱学森从上海黄浦江码头登上美国邮船公司的“杰克逊总统号”邮轮，怀着“航空救国”的远大理想，赴美深造。临行前夕，同学们纷纷赠言留念，期待他学成归来，报效祖国。钱学森专门向交大同学、共产党员戴中孚表露了自己的心声：“现在中国政局混乱，豺狼当道，我到美国去学技术是暂时的，学成之后，一定回来为祖国效力。”戴中孚赞许道：“你的想法很好。中国确实有很多事情要做。你学成归国后是大有可为的！”
1983年9月8日，钱学森在办公室会见来访的黑龙江省委党校副教授刘奎林时谈到出国及回国感受时说：“出国留学，目的就是要回祖国效力，人人都有祖国，中国的文化叶茂根深，从小就接受伟大而渊博的中华文化的熏陶，人人都有为中华民族振兴的远大理想。我的根在中国，我的魂一刻也没有离开中国。”正是因为钱学森出国留学的初衷就是为了更好地报效祖国，所以他在新中国成立后毅然放弃在美国优越的生活条件和工作条件，克服重重困难坚持回国。
1935年8月，钱学森从上海登船赴美。
一名留学生在完成学业后是否选择回国效力不仅取决于他出国留学的初心，还取决于他是否随着岁月流逝而始终保有初心。钱学森在美国学习和工作了20年，始终没有忘记学成回国报效祖国的初心。
1947年3月，钱学森被麻省理工学院聘为正教授。7月初，他离美回国探亲。9月17日，钱学森和蒋英在上海沙逊大厦（1956年改名为和平饭店）举行了隆重的婚礼。就在这次回国探亲时，国民党政府委托胡适邀请他出任交通大学校长，钱学森不愿为腐败无能的国民党政府装点门面，因此在9月27日匆忙返回美国。蒋英在办理好相关手续后，于1947年12月前往美国与钱学森会合。1948年底，钱学森看到祖国的解放战争胜利在望，开始为回国做前期准备。他因此向美国军方申请辞去兼任的各种顾问职务，但直到1949年秋才得到批准。1949年3月，正在美国留学的钱学森好友、交大校友、中共党员张大奇接到了党组织要求他回国的电报。回国前夕，他在波士顿组织了一次中国留学生的聚会。钱学森应邀出席了这次聚会，并且和张大奇面谈回国事宜。张大奇指出，中国共产党是祖国和人民的希望。他希望钱学森能够早日回国参加新中国建设事业。钱学森当场表示：看到张大奇即将回国，感到自己落后了，心有不安。张大奇见状安慰和鼓励了钱学森。
1949年5月14日，在香港大学任教的中国共产党员曹日昌根据党组织的指示给钱学森写了一封信，转达了祖国希望他早日回国参加建设的殷切希望。信中说：
听好几位留美的同学提到您，可惜我们没有见过面。近来国内的情形想您在美也知道得很清楚：全国解放在即，东北、华北早已安定下来了，正在积极恢复建设各种工业，航空工业也在着手。北方工业主管人久仰您的大名，只因通讯不便，不能写信问候，特命我代为致意。如果您在美国的工作能够离开，很希望您能很快地回到国内来，在东北或华北领导航空工业的建设。尊意如何，盼赐一函。一切旅程交通问题，我都可尽力襄助解决。最后，我作一个自我介绍，我是学心理学的，现在香港大学任教。因为香港接近国外，国外朋友回国的多数经过香港，我就顺便地招呼一下。
5月15日，曹日昌给他熟悉的中国旅美科学家葛庭燧写了一封信，委托葛庭燧转交他写给钱学森的信。信中说：
在政治上纯洁，有“一技之长”的，我们一律欢迎。盼兄长多多鼓励他们回来。另有一事相托。钱学森先生，想你认识，否则请打听一下。北方当局很希望他回来，要我约他，我不知道他的通讯处，附函请代转交，并请对他多鼓励一番，他能回国最好！拜托，拜托。
葛庭燧时任“美中科协”理事会主席，积极参加中共中央南方局领导的海外统战工作。1949年5月20日，葛庭燧把曹日昌的邀请信转给钱学森，并且附上自己写给钱学森的一封信。信中说：
顷接曹日昌兄由香港来信，附有致兄一信，谨此奉上，请查收。曹兄系清华同学，曾留学英国，现任香港大学心理学教授。据悉，伊现为国内外联络人之一，此次致兄信系遵北方当局之嘱。敦请吾兄早日返国，领导国内建立航空工业。曹兄来信虽语焉不详，但是很可见北方当局盼兄归国之切。如兄愿考虑最近期内回国，则一切详细情节自能源源供给。据弟悉，北方当局对于一切技术的建设极为虚心从事，在为人民大众服务的大前提下，一切是有绝对自由的。以吾兄在学术上造诣之深及在国际上的声誉，如肯毅然回国，则将影响一切中国留美人士，造成早日返国致力建设之风气，其造福新中国者诚无限量。
不久之后，正在加州理工学院攻读博士学位的钱学森好友、交大校友罗沛霖来到麻省理工学院与钱学森谈心。罗沛霖和张大奇一样，也是根据党组织的指示，并由党组织资助来到美国留学，同时开展统战工作。1949年，罗沛霖在加州理工学院创办了“留美科协”的分会并成为负责人。在得知钱学森收到中共方面的来信后，罗沛霖指出钱学森回国服务的时机到了，随即介绍了自己此前在延安的所见所闻。钱学森向罗沛霖表示：“你不知道我多么盼望新中国成立，我想尽快回到国内，实现留学美国的最终目的，把我的知识贡献给新中国。”
1949年7月，钱学森回到加州理工学院任教，罗沛霖专门组织了一个中国留学生欢迎钱学森夫妇的晚会。此后，罗沛霖几乎每个星期六都是在钱学森家度过的，不时向他传递国内的最新消息。钱学森当时已经开始积极准备回国，因此虽然参加罗沛霖组织的“留美科协”活动，但是从来不被列入名单，以免引起不必要的麻烦。10月6日，加州理工学院中国同学会组织了中秋晚宴，罗沛霖、罗时钧、庄逢甘、郑哲敏等留学生和钱学森夫妇近20人聚在一起，在加州理工学院北面的竞技公园庆祝中华人民共和国成立。在看到香港《大公报》关于新中国的相关报道后，钱学森以儿子钱永刚的名义购买了500美元的胜利公债。
1950年6月6日，在“麦卡锡主义”的阴影下，钱学森被取消了接触军事机密工作和航空技术研究的资格。同日，两名联邦调查局探员来到钱学森的办公室，宣称有足够的证据表明：钱学森是美国共产党党员，化名约翰·德克尔，早在1939年就成为美国共产党帕萨迪纳第122教授小组的成员，在1947年入境时隐瞒了自己的身份，属于非法入境。钱学森义正词严地驳斥了这些指控。6月19日，当联邦调查局探员再次上门时，钱学森把一份事先准备好的声明交给他们。钱学森在声明中写道：“当年我成为一位受欢迎的客人的情境已经不在了，一片怀疑的乌云扫过我的头上，因此，我所能做的事就是离开。”钱学森告诉来人，这份声明已经同时交给加州理工学院的领导，因为这份声明也是他决定辞去加州理工学院一切工作的辞呈。
1950年6月26日，钱学森的女儿出生，取名永真。不久，钱学森和夫人蒋英、罗沛霖一起去洛杉矶的总统轮船公司办事处购买前往香港的船票。为了尽快离开美国，罗沛霖不得不买了从夏威夷中途上船的票。钱学森因为不是学生身份，被告知无法预订船票，后来在国际商业联合会的帮助下预订了加拿大太平洋航空公司从温哥华到香港的机票。钱学森一家的行李则交给总统轮船公司的“威尔逊总统号”托运至香港。7月底，蒋英雇了一家包装公司，将他们的家具行李，特别是书籍和资料打包装箱，准备由“威尔逊总统号”邮轮托运到香港，再转运至上海。
钱学森一直忠于中国人民，也就拥护全心全意为人民服务的中国共产党。在被美国政府软禁期间，钱学森进行了勇敢而机智的斗争。1950年8月21日上午，钱学森在华盛顿当面告知美国海军部次长金波尔自己将在一周后动身回国。8月23日，金波尔再次劝说未果，气急败坏地立即给司法部打电话，禁止钱学森离美。当天下午，钱学森乘飞机返回洛杉矶。他刚下飞机，一位移民局的官员就告知他：美国政府已禁止他出境。此后，莫须有的罪名接踵而至：海关扣押了钱学森的所有行李，诬蔑他企图携带“机密资料”出境，触犯了《出口控制法》。
1950年9月7日，钱学森遭到美国司法部的无理拘禁，随后被关押在洛杉矶以南特米诺岛的移民局拘留所。15天的非人折磨，使钱学森瘦了30磅，还暂时失去了语言能力。钱学森在被重金保释后仍无人身自由，联邦调查局和移民局根据麦卡锡法案，继续对他进行监视和跟踪。其间，联邦调查局和移民局为查清钱学森是否是共产党员，还多次举行所谓的“听证会”，对钱学森进行审讯。
1950年11月15日，针对钱学森驱逐问题的第一次正式听证会在洛杉矶移民局召开。主持这次听证会的是听证官罗伊·沃德尔，主要审问者是司法部驻洛杉矶移民归化局检察官艾伯特·德尔·古尔丘，书记员是玛丽·克林顿，钱学森的辩护律师是格兰特·库伯，另外还有一些旁听者和新闻记者。沃德尔在宣布对钱学森指控的罪名后，便将审讯交给检察官古尔丘进行。古尔丘是一位凶狠的检察官，在20世纪20年代时便当了反颠覆活动的侦探。现在他又加控钱学森违反了1950年颁布的颠覆活动管制法案。古尔丘从钱学森出生问起，一直问到他初到美国的情形，问到他1938年至1939年间在加州理工学院时是否参加共产党组织和共产党的会议，以及他同西德尼·威因鲍姆、杜布诺夫夫妇、弗兰克·奥本海默和弗兰克·马林纳的关系等等。
随着审讯的进展，古尔丘的提问也越来越咄咄逼人。
1950年11月，钱学森在听证会上。
古尔丘：“你不准备去国民党统治下的中国台湾吗？”
钱学森：“我没有计划。”
古尔丘：“那你忠于谁？”
钱学森：“我忠于中国人民。”
古尔丘：“中国人民指的是谁？”
钱学森：“是四亿五千万人。”
古尔丘：“你感觉你是否忠于中国的国民党政府？”
钱学森：“如果他们执政，如果他们为中国人民做好事，我就忠于他们。”
古尔丘：“他们是这样吗？”
钱学森：“那我们就要看看。”
古尔丘：“你在内心中不确定他们是这样吗？”
钱学森：“他们之前没有做好事。”
古尔丘：“现在的共产党政府是不是在为中国人民做好事？”
钱学森：“我不知道。”
古尔丘：“你不知道还去那里？”
钱学森：“如果我待在那里，我会发现的。”
古尔丘：“你想怎么处理你随身带走的那些资料——有关航空和喷气推进的资料？”
钱学森：“那是我知识的一部分，是属于我的。”
古尔丘：“你想怎么处理它？”
钱学森：“那就保留在我心中。”
古尔丘：“你会让它对中国有用吗，共产主义中国？”
钱学森：“这是我的财产。我有权决定给任何人，就像把我的能力卖给任何人一样。”
古尔丘：“但是你没有想过要去国民党政府统治的台湾吗？”
钱学森：“因为我回中国的主要目的是解决家庭问题，碰巧我父亲不是在台湾。”
钱学森机智地回应了检察官的刁难，既表明了自己对祖国的热爱，又没有被对方抓住亲共的证据。