1957年底，姚桐斌怀着报效祖国的强烈愿望，从联邦德国回到祖国。
在当时，我国航天事业正处在开创的初始阶段。
聂荣臻知道姚桐斌归来后，通过国务院专家局指名要他到导弹火箭研究院去工作，姚桐斌欣然同意。
1958年1月，姚桐斌应调来到一个仅有12名青年科技人员的航天材料研究组工作。
当时，航天材料研究组的条件非常简陋。大部分的科研仪器、设备都非常落后，大量的数据计算都是用的手摇计算机。
有人问姚桐斌：为什么不去高等院校当教授或知名的研究机构当研究员？
姚桐斌淡淡一笑，说：“我回来不是为了名誉和地位，而是为了将学到的知识贡献给国家建设。我愿意在基层做一些具体事情。到了这里，我愿意同大家一起，为我国火箭上天贡献力量。”
当时，许多关键的材料工艺项目和零部件都成为导弹研制进程中致命的短线。
姚桐斌临危受命，组建了航天材料及工艺研究所，并且担任所长。
从回国的那一天起，姚桐斌就特别注意学习党对科学技术工作的政策和国家领导人对航天技术发展工作的指示。当他听了聂荣臻关于科学技术发展规划的报告之后，十分兴奋，他说：“只要我国科研事业能够上去，我就是死了也甘心”。
姚桐斌为了激励大家努力搞科研，说：“外国人总是瞧不起我们中国人，这是历史的偏见。我们一定要发奋图强，将来拿事实给他们看。”
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