孫家棟(佟大為 飾)遠遠地看著自己一步步研發設計出來的衛星，每個零部件都是自己做的，感慨不容易，但同樣也非常令人驕傲。孫家棟在家畫著衛星設計圖，聽到動靜知道魏素萍(孫儷 飾)回來，又趕緊將圖紙藏了起來。衛星天線展開實驗，三天做了一百多次實驗，卻一直沒有成功。黃志明向錢學森匯報，天線輕了甩不出來，重了末端又直接折斷甩出去，而運動形式分析，又不是他們的專長。錢學森讓他們去請孫家棟幫助計算天線的運動軌跡，受力分析。黃志明和陳希遠為難，孫家棟現在已經不是總體設計部的負責人，所以錢學森才要請孫家棟來幫忙，但叮囑大家保密，以免引起不必要的麻煩。賈崢是故意針對，聲稱接到群眾舉報孫家棟家里有反動書刊。魏素萍不怕，讓孫家棟放心，就讓賈崢他們搜。賈崢不放過任何一個細節，找到了孫家棟在蘇聯留學時獲得的斯大林獎章，口口聲聲是蘇修的東西要沒收。魏素萍忍不住呵斥賈崢，這枚獎章是孫家棟被公派去蘇聯，努力學習用生命換來的榮譽，毛主席說了青年人要好好學習，他們口口聲聲是沒收，其實是搶劫，是給毛主席臉上抹黑。魏素萍替孫家棟委屈抱不平，這些年孫家棟一心撲在革命工作中，就算發高燒也從未休息過，指責他們張口就來專門欺負老實人，他們才是破壞革命工作的壞分子。魏素萍讓賈崢他們就搜，要是搜出反動的東西，他們兩口子可以被千刀萬剮，低頭認罪，但沒有搜出來他們就得低頭賠禮道歉。賈崢被魏素萍徹底唬住了，灰溜溜地跑了。工宣隊的向賈崢匯報，孫家棟一直在實驗車間門外，總體設計部的人一會跑進跑出的。在進行兩百多次的實驗，衛星天線展開實驗終于成功了。孫家棟交代陳希遠再多運行幾回，看看穩定性如何。孫家棟激動地在雪地里跳了起來，結果因為天氣太冷，昏倒在地。賈崢一直在暗中觀察，趕緊跑了過去背起孫家棟就送醫院。表彰會上，賈崢表示對衛星工作作出這么大的貢獻，已經超越出身問題，要獎勵這樣的同志。陳希遠說明他們發現天線有問題就向孫家棟求助，孫家棟在最短的時間內找到解決方案，整個實驗過程中，零下一二十度的大冷天，一直站在實驗室門口，在幫忙尋求解決的方案，他們只起到配合作用，整個功勞都是屬于孫家棟的。錢學森也替孫家棟說話，他從孫家棟身上看到熱愛兩個字，熱愛衛星，熱愛航天，熱愛國家，豁出命工作從不計較個人得失，這是對科學事業，對黨和人民最大的忠誠。孫家棟重新回到總體設計部，觸摸著自己付出全部心血研制的衛星，內心復雜，同志們看到這一幕默默地流下眼淚。錢學森在東方紅一號衛星技術測試鑒定文件上簽字，同意可以出廠發射。名單下來了，孫家棟念了名單上的名字，讓他們明天一同隨專利去酒泉衛星發射中心。黃志明和陳希遠發現沒有孫家棟的名字，孫家棟猜組織上可能給他安排了其他的事。陳希遠他們想要去找錢學森把孫家棟的名字添上去，孫家棟攔住他們，跟衛星比，他個人的事微不足道，別再給錢學森添麻煩。孫家棟送同志們上了專列，反復叮囑黃志明和陳希遠要將衛星安全送到，準時上天。孫家棟來到外面，發現每個電線桿下都站著兩個人，他們說領導下了命令，今晚到明天早上要保證通訊設備暢通。馬上就是衛星發射，孫家棟特地穿上工裝，筆挺地站在家門口，面朝酒泉的方向。東方紅一號衛星入軌，這也意味著新中國第一顆衛星發射成功，眾人歡呼相擁。一早，孫家棟就等在報刊亭，馬上買了今天的報紙，看到東方紅一號衛星發射成功，他是再也忍不住哭了起來，想要大聲地告訴陳主任，他們終于騎著自行車上月球了。