在上山下乡的大潮中，郭芹曾恳求父亲利用在部队的工作关系让她去参军，但郭永怀没有同意。今天已经无从了解郭永怀当时的心情，究竟是出于共产党员的大公无私？在那个残酷的年代里他无法给女儿一个安稳的成长环境而被迫适应时代潮流？面对女儿的要求，他想到了回国时的初衷吗？他的内心承受着怎样的煎熬？
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......”
追悼会后，有关方面询问李佩：作为烈士家属，是否有需要照顾的地方。倔强的李佩回答说：“我们不需要同情！”结果是，1969年初春，郭芹回到了插队的地方，李佩回到科大，继续接受审查和劳动改造。
