在“两弹”研究秘密进行的同时，中国的氢弹研究工作也在夜以继日地进行。1966年12月28日12时整，中国成功爆炸了一颗氢弹装置。
1966年10月，聂荣臻（右二）与钱学森（右一）主持核导。
1966年10月27日，“两弹”结合首次试验成功，意味着我国拥有了可以用于实战的核武器。图为试验成功后，聂荣臻和钱学森等人在罗布泊试验场合影。
蓝天上的“中国星”
20世纪50年代末，中国的原子弹、导弹的研制还在起步阶段时，卫星就被提上了议事日程。这主要取决于毛泽东的决心。
1957年10月4日，苏联把一颗重184磅、名为“伴侣一号”的金属球，用运载火箭送上了距地球表面一定的高度。这是人类向太空发射的第一颗人造卫星。苏联卫星上天后不久，毛泽东赴莫斯科参加各国共产党和工人党代表会议，他在机场发表了热情洋溢的讲话，祝贺这项伟大成就。11月2日，苏联第二颗卫星又上了天，当时，毛泽东还在莫斯科，他对赫鲁晓夫说：
“好，你们又一颗卫星上了天，真了不起！美国吹得神乎其神，为什么连一个山药蛋都没能抛上去呢？这个意义很大，说明社会主义制度的优越性！”直到1958年1月，美国才发射了第一颗人造卫星。
1958年5月17日，毛主席在中共八大二次会议上说，我们也要搞一点人造卫星。他还说，我们要抛就抛大的，也许要从较小的抛起，但像美国那只有鸡蛋大的，我们不抛。
毛泽东发话了，聂荣臻作为主管全国科技工作的副总理，就得抓紧落实。中共八大二次会议刚结束，聂荣臻便召集会议，听取钱学森关于探空火箭、人造地球卫星、洲际导弹的研发报告，协调五院与中科院的分工。讨论中，钱学森提出研制卫星分三步走：第一步研制探空火箭；第二步用中远程火箭发射一颗卫星：第三步以原子能为动力的火箭，发射性能更先进、更重、更大的卫星。对于这个设想，聂荣臻积极支持，按照他的要求，这年8月份，中科院成立了“581小组”，负责协调和计划研制人造地球卫星的工作。所谓“581”，表示研制卫星是中科院1958年的头号任务，由钱学森任组长，赵九章、卫一清任副组长。这年8月20日，由聂荣臻签署的《关于12年科学规划执行情况的检查报告》，向中共中央正式提出研制人造地球卫星的建议。
从此以后，中科院加快了成立卫星运载火箭及总体设计院的工作。同年11月，经聂荣臻批准，这个设计院迁往上海，组建起了中科院上海机电设计院，专门从事人造卫星的研制工作。1960年2月，上海机电设计院自行研制成功“T-7M”型液体探空火箭，这是中国人自行研制出的第一枚探空火箭。这年4月18日，聂荣臻在张劲夫、郭沫若、钱学森等人的陪同下，冒雨观摩了“T-7M”型液体探空火箭的热试车，他对研制火箭发动机的专家们给予了热情鼓励。
5个月以后，重量达1138公斤、飞行高度为60公里、携带25公斤气象探测仪器的第－枚“T-7M”型高空气象火箭，在安徽广德县山区发射成功，这是中国人在人造卫星研制中取得的第一个重要成就。后来，由于经济困难，苏联单方面撕毁协议，在国防尖端研究项目缩短战线的政策调整中，中国的卫星研究渐渐淡出了人们的视野。此后，随着中国的地对地弹道导弹、原子弹先后研制成功，沉默许久的卫星又提上了议事日程。
1965年初，著名地球物理学家赵九章向周总理递交了一份关于尽快规划中国人造地球卫星的建议，引起周总理的关注。差不多同时，钱学森也写了一份建议书。他认为，人造卫星应该重新上马。1965年初，聂荣臻看了钱学森的建议后，作了如下批示：“我国导弹必须有步骤地向远程、洲际和人造卫星发展，这点我一直很明确……我意请张爱萍邀钱学森、张劲夫等有关同志座谈一下，只要力量上有可能，就要积极去打……”根据聂荣臻的意见，国防科委对研制卫星进行了可行陛论证，并将论证结果报告给中央专委。
