中国科学院与“两弹一星”工程
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在导弹方面的贡献
从一开始，中国研制导弹就是“两条腿走路”：五院主管，全力投入；中科院探索研究，辅助进行。因此，两个单位都有各自的实验基地。中科院力学研究所二部的林鸿荪负责在京郊山区基地建成了两个不同量级的液氧、液氢火箭发动机试车台。该基地做了 100 多次发动机台架试验，全部试验资料和数据转交给五院，对研制远程火箭起了很大作用。中科院化学研究所亦专门成立化学所二部，主要负责导弹用高能燃料的研制。此外，中科院大连化物所、长春应化所、有机所，也接受研制开发高能燃料的任务。上海和大连都在山区设立了实验基地。
中科院为五院导弹研制工程配套、组织安排了一系列理论分析、实验研究，以及关键仪器、材料、设备的研制工作，如高能燃料、液氧、液氢、固体高能燃料、耐高温材料、电影经纬仪、大型热应力试验设备以及弹上自动控制装置等。据 1961 年 11 月统计，中科院配合五院的科研、试制任务达 95 项，计 226 个课题，涉及“东风”“红旗”等 8 个型号的导弹。
理论分析与实验研究
1961 年 5 月，钱学森主持召开国防部五院与中科院力学研究所协作会议（简称“518 会议”），确定了中科院的五大协作任务：液体火箭发动机燃烧、传热理论与实验研究（代号“101 任务”），导弹气动力学问题研究（“102 任务”），导弹弹体结构强度的研究（“103 任务”），冲压喷气发动机的关键理论问题（“104 任务”），以及金属薄板典型零件爆炸成型的基本理论研究（“105 任务”）。
中科院力学研究所先后组织了 5 个研究室进行研究。在钱学森、林鸿荪指导下，中科院力学研究所的科研人员用了 2 年多时间，在位于北京郊区的高能燃料推进剂和火箭发动机实验基地，完成了氢氧发动机总体方案的探索性研究，进行了小型发动机的实验研究，建立了液氧在超临界压力下传热实验系统和液氢液氧火箭发动机燃烧试车系统。1966 年 4 月，完成了“101 任务”的鉴定总结，并将全部研究成果和技术资料交给七机部。在郑哲敏的领导下，力学研究所用了 4 年多时间，与有关部门合作，进行了上千次试验，得出“爆炸成型相似律”理论，完成了“105 任务”，并进一步研究了无模自由成型法，解决了大型模具浇铸的困难。与此同时，中科院承担的其他各项任务也顺利完成。
仪器、设备与材料的研制
为满足中国自行设计的中程地地弹道式导弹靶场试验的需要，1960 年 10 月，中科院长春光学精密机械与物理研究所（以下简称“长春光机所”）开始承担研究、试制大型电影经纬仪任务（代号“150－1 工程”，为“150 工程”的一部分）。到 1963 年时，该工程进展缓慢。同年 4 月和 9 月，国务院国防工业办公室 2 次召开会议，安排落实长春光机所经纬仪工程的研制与生产任务：工程由中科院抓总，长春光机所在技术上负总责。在王大珩、唐九华的领导下，长春光机所近一半的科技人员投入该任务。经过 2 年多的努力，完成研究实验项目 60 项，设计图纸 5 000 余张，加工非标准件近 20 000 件，1965 年下半年进行样机总装。1966 年初通过了国家鉴定，并取得一次性研制成功，许多技术指标都超过了设计要求。
1961 年初，五院委托中科院自动化研究所研制大型热应力试验设备（代号“151 工程”），该设备可用于研究高速飞行器的结构。同年 2 月，自动化研究所组成 151 工程办公室，同时组成了以该所为主、五院 702 所参加的研究队伍。参加协作的单位还有中科院长春光机所、沈阳金属研究所、上海冶金研究所、力学研究所。1965 年 7 月，通过鉴定。七机部运用该设备对导弹弹头和尾翼的结构进行了地面试验，取得了预期的结果。
1963 年初，兰州化物所承担了火箭发动机液氧泵轴承润滑问题的研究任务。经一年多努力，于 1964 年研制成功效果良好的润滑材料，喷在轴承上形成固体润滑膜。
1965 年 3 月，中共中央专委向中科院下达远程导弹制导用的弹上微型组件计算机研制任务（代号“156工程”）。同年 9月，中科院组织计算技术研究所、物理研究所、电子学研究所、西北计算技术研究所、长春应化所、东北物理研究所 6 个研究所的部分科研力量，集中到北京，组建为中科院微电子学研究所，代号为“156 工程处”，直属院领导，共同攻关。同时，在陕西临潼进行基本建设，代号为“324 工程”。“156 工程处”与中科院半导体研究所、109 厂采取电路研制与工艺密切配合，在短短的几个月内，提供了所需的组件，保证了第一台组件计算机的调试。1966 年 8 月，研制出中国第一台用于空间技术的组件计算机样机，比原要求提前一年零四个月。1968年 1月，“156 工程处”划归七机部，并发展为弹上计算机研究所。
中科院为发展中国各种型号的固体燃料火箭做了大量工作。1959 年 4月，长春应化所承担了液体聚硫橡胶（用作固体推进剂黏合剂）的研究。一年后，合成了中国复合固体推进剂的第一个黏合剂品种。1960年底，在锦西化工研究院扩试成功。中科院长春应化所、有机所、大连化物所、化学研究所还相继开展研究并提供了多种固体推进剂以及推进剂的各种高能添加剂、燃速调节剂等。
上海机电设计院
上海机电设计院成立于 1958 年 8 月，原为中科院力学研究所第一设计院，承担研制人造卫星和探空火箭的任务；同年 11 月，迁往上海，更名为中科院上海机电设计院。该院在探空火箭、发射架、发射测控研制方面做了许多工作，积累了经验，培养了干部，形成了相当的实力。
1959 年 11月，上海机电设计院（由中科院与上海市委双重领导）和中科院地球物理研究所开始合作研制“T－7”气象火箭。1960 年 4月，发动机热试车成功；9月，火箭在安徽广德发射场发射成功。气象火箭研制的成功，不仅为中国空间技术的发展摸索经验和创造条件，同时通过对高空风速、风向、气温、气压和密度的测量，为导弹飞行器的设计取得了有价值的数据。
1963 年 1 月1日起，上海机电设计院划归国防部五院建制，“603”火箭发射试验场（原隶属于中科院地球物理研究所二部，1961 年 6 月划归上海机电设计院）亦归属于五院。