芸菲思念着雷雷，宋朝感到很内疚。我国发射运载火箭成功，宋朝被任命为总工程师，并提议建伍岩松的大风洞。而伍岩松的生活越来越洒脱。在庆祝运载火箭发射成功的晚会上，面对着欢呼激动的人群，芸菲孤寂地离去，与宋朝的感情也越来越淡了。1987年秋，宋朝带着芸菲回到了当年就读的北方大学，他找到了当年薛芸菲为他参军走时留在钟楼上的三封信，二十多年后，当这青春的记忆时，芸菲不禁潸然泪下，在宋朝的怀中，她找回了对宋朝的感情。宋朝被任命为国家航天工程空气动力学组组长，“”工程正式启动。授衔大会上，丁金龙和杜国凯光荣退休，南下任，江寒舟任司令员。芸菲身体被检查出有问题。
以南钟为主的第三代风洞人也成长了起来，宋朝对他们寄予了厚望，但他们对伍岩松的设计提出了自己的看法。芸菲的身体状况很差，杜霞月瞒着她说并无大碍，实际上芸菲已经身患癌症，江寒舟得知后，对杜霞光月说“”工程大战在即，不能给宋朝增加压力，要医院秘密为芸菲治疗。伍岩松向正式提出转业，宋朝反对。郭庄对伍岩松的走不理解，伍岩松告诉说自己是害怕面对现实，自己一生追求完美，目前设计中还有许多因素无法实现，所以选择放弃。在离开金龙山的那一天，丁金龙老泪纵横，为不能兑现当年的承诺，不能让伍岩松施展才华而内疚。宋朝开始怀疑芸菲的病情，芸菲让他不要多心，并谈起了池玉的个人问题，芸菲暗示说如果有一天她先走了，让宋朝娶池玉。在北方大学读书的宋枫见到了秀妈妈和伍叔叔， 非常羡慕伍叔叔和秀妈妈现在的生活，希望她的父母也能像这样。
池玉向汇报“”工程提出了实验段“QC”材料，也就是当年孔汉川试验的材料至今无决的问题，南钟他们也提出了伍岩松设计中存在的缺憾。江寒舟停止的一切基础建设，全力以赴保障“”工程。杜霞月发现芸菲早已知道自己的病情，命令她立即住院治疗，芸菲却说为了宋朝，她不能住院更不能倒下。为了不让回来的女儿发现自己的病情，她把自己打扮一新到机场接宋枫，因病情发作送进了急救室。宋朝和池玉来到寻找当年试验“QC”材料的原始资料，企业老板献出了当年留下的资料，令池玉。芸菲再次昏倒在家中，而宋朝却无法陪在身边。宋枫父亲对母亲的感情。
宋枫向打报告，请想给父亲放假回家照顾妈妈，而芸菲却告诉小枫，风洞是宋朝的命，并说出不希望自己走后宋朝去追他。大秀和伍岩松得知了芸菲的病情，伍让大秀先回金龙山照顾芸菲。见到了大秀回来看自己，芸菲很高兴，并交给了大秀一封信，等她走后转交给池玉。弥留之际，芸菲要回家等宋朝回来，她穿上最热爱的军装，梳洗一新，搂着女儿宋枫和南钟，带着未能见上宋朝最后一面的遗憾离去。宋朝回来，面对爱了自己一生的妻子，而自己又未能尽到了一个丈夫的职责，他哭泣了，勾魂崖上又树起了一座。宋枫从妈妈的三封信中终于理解了父母对事业对生活的情感。
大秀和伍岩松回到了老屋，虽然昭华已逝，但回忆着曾经的青春和，他俩感叹不已，潸然泪下。“QC”材料的试验数据终于在孔汉川当年的血衣夹层里找到了，将“”工程的风洞命名为“汉川号”，孔汉川经过治疗也逐渐恢复了意识，伍岩松也了却了多年压在他心上的石头。宋朝被授予了科技将军，宋枫也在父亲和池玉阿姨等人的身上发现了父辈们所追求的事业和情感。南钟领导的第四小组设计的方案替代了伍岩松当年的设计，南钟被任命为“汉川”号的总工程师，当他把这个消息告诉伍岩松的时候，伍岩松兴奋地说金龙山终于有人超过他了。“汉川”号成功了，在一片掌声中，两个老朋友紧紧地搀扶在了一起。在国庆35周年的时候，两个老人面对着金龙山，喊出了“三十五年后火星上见”心愿。
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