1968年9月20日，17岁的郭芹和周晖一道乘坐专列奔赴内蒙古农区，两人被分配在同一个知青点，朝夕相处生活了三年。
也是在1966年夏天，远在太平洋的另一端，郭永怀在康奈尔大学同事william R. Sears的女儿已经是大学三年级的学生，她在绮色佳上了一所飞行学校，1967年获得私人飞行驾驶执照，并于1969年拥有了一架自己的私人飞机。
周晖记得郭芹带的生活用品显然更“高级”“更充分”，“她贡献出一块很漂亮的条纹布作窗帘，让女生宿舍顿时蓬荜生辉、雅致温馨了许多。她不计较我们用她的东西，我们很愿意用她的木制天蓝色衣架，这些衣架都是舶来品，就是在北京家里也没用过这么漂亮的衣架......”
郭芹离开北京之时，李佩因为在重庆(白区)工作和美国留学的经历，已经被作为“特务”而“隔离审查”在中国科学技术大学的牛棚里。1968年10月3日，郭永怀离开北京赴青海核试验基地，一家三口从此天各一方。
到农村后，郭芹开始过“生活关”和“劳动关”，这种脱胎换骨的变化对她来说尤其艰难痛苦，从小家里就有洗衣机的她不会洗衣服，也不会做饭，曾经委屈嚎啕大哭，写信给父母诉苦。
1968年10月20日，郭永怀在回信中说：
“上礼拜接到妈妈的一封信，知道你一些情况......你这次听主席的话，坚决走与工农结合的道路，这是很对的，但同时也必须认识，这条路对你来说困难还是很多的，必须本着主席的教导，要有百折不挠的意志去克服困难，要向贫下中农学习，胜利一定是属于你的。”
而在11月3日给郭芹的信，则是迄今为止发现郭永怀给家人的最后一封信，信中有一段：
“布鞋暂没有，你是否画个脚样寄来？待有了有货一定买。这里有一种翻皮棉鞋，本想代你买一双，因为尺寸没有，没敢买。”
郭芹为什么没有请在北京的母亲买鞋，却烦劳万里之遥、日理万机的父亲呢？因为母亲在“隔离审查”中，失去了人身自由。
一个月之后，1968年12月5日，郭永怀乘坐夜航班机——一架伊尔14小飞机——返回北京，凌晨5时左右，飞机在北京上空降落时失事，郭永怀和警卫员牟方东牺牲。
12月7日，郭芹所在生产大队接到北京国防科委电话，告知郭永怀飞机失事的消息。郭芹到公路上拦截长途汽车到县里，再从县里乘车到洮南赶火车回北京。
12月13日，《人民日报》报道了郭永怀牺牲的消息。12月25日，郭永怀被追认为烈士，追悼会在北京八宝山举行。
张可文是钱学森在中国科学院力学研究所的第一任秘书，她在一篇文章中回忆了当时的情形：
“记得那天在八宝山召开郭先生的追悼会，那时李佩先生还在受严重的政治审查。我特意到第一休息室去找她，发现她正独自一人孤零零地坐在长椅上。我知道在场有好几位是她的亲人和知音，他们也正在活活地受着煎熬，他们多么想坐在她和身旁来分担她的痛苦和迷茫。但是不能......”
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