在兰州铀浓缩厂，王承书正在为几千台机器设备的联机安装进行设计计算，一个新的问题出现了：没人懂得制造铀分离膜的技术。钱三强为此成立了攻关任务领导小组，重任交给了物理冶金学家吴自良。张洁和丁健飞跟随王淦昌、陈能宽进行爆轰试验，张爱萍（茅菁饰）前往视察慰问。张洁说出了自己的最大心愿：去中南海见毛主席（韩中饰）。她万万没想到，几天后这一梦想居然成了真。有趣的是，当毛泽东问张洁做什么工作时，她竟对毛泽东保起了密。科学家们突破了原子弹原理之后，又开始了第一颗原子弹理论设计方案的研究；导弹方面则在钱学森带领下，组织落实几项重大的基础设施建设，如大型火箭发动机试车台、全弹振动试验塔、全弹试车台、超声速风洞等。刘杰和钱三强给中央正式立下军令状：争取1964年，最迟在1965年，爆炸我国第一颗原子弹。