当时赫鲁晓夫上台不久，急欲在社会主义阵营树立共产主义运动领袖的形象。收到周恩来信函，9月8日，他给周恩来回电，慨然表示同意向中国提供海军新技术方面的援助，并提议中国政府派代表团赴苏具体协商。
萧劲光清楚此次赴苏责任重大、意义深远。遂向周恩来建议，由海军政治委员苏振华、海军副司令员方强一起参加代表团，与国务院第一机械工业部副部长张连奎、第二机械工业部副部长刘杰等赴苏谈判。经过认真准备，10月22日，以苏振华为团长的中国政府专家代表团从北京起程，前往莫斯科。
经过三个多月的紧张磋商谈判，终于1959年2月4日达成共识。苏振华以中国政府全权代表的身份与苏联政府代表阿尔希波夫在莫斯科签订了两国政府《关于在中国海军制造舰艇方面给予中华人民共和国技术援助的协定》。后来，据签约时间统称为“二四”协定。
“二四”协定规定，苏联援助中国五型舰艇，即导弹常规潜艇、中型鱼雷潜艇，大型导弹快艇、小型导弹快艇及水翼鱼雷快艇，以及这些舰艇的动力装置、雷达、声纳、无线电、导航器材等51项设备的制造技术资料和样品；援助中国两型舰用导弹，即潜对地弹道式导弹、舰对舰飞航式导弹的制造技术资料和样品，以及技术阵地设备和工艺测试设备。协定还明确规定，各种技术资料、设备一式二至四套。除少数资料外，均于1963年7月底前到货，并分别由三机部、第五研究院和海军接收。
“二四”协定的签订，使萧劲光喜出望外。在当时情况下，虽然协定转让的装备技术在苏联海军不是最“尖端”的，但也应属于先进行列。而对中国海军来说，则是前所未有的。如果这个协定得以实现，中国海军的装备发展无疑将进入一个新的水平，部队将是另一种面貌。面对“二四”协定，萧劲光和其他几位海军领导都很兴奋。大家说，军委如此重视，样品、资料、技术条件也有了。下一步，主要看我们的工作了——关键是，要抓住这个机会，搞好部队的装备基础建设，从根本上提高部队海上战斗力水平。
为了统一思想，协调工作，从抓“二四”协定落实入手，加快海军部队建设步伐，海军党委于1959年3月初在北京召开了常委扩大会议。参加会议人员，除海军党委常委外，还吸收了海军机关主要业务部门，特别是装备部门的负责同志参加。会上，苏振华、方强向大家介绍了“二四”协定的谈判过程及相关情况，萧劲光就当前形势、海军成立十年来部队战斗力建设的现状、下一步工作设想等问题，讲了话。与会人员按照会议部署，围绕着海军部队战斗力建设，尤其是科学研究、装备发展、组织体制等问题，进行了热烈的讨论。在充分发表意见，统一思想认识的基础上，于3月25日通过了海军党委《关于今后海军建设若干问题的报告》。30日，萧劲光与苏振华联名签发，将报告连同会议通过的新的海军建设计划，一起呈报军委。
彭德怀看完报告和海军的建设计划，感到所提问题重大，涉及面广泛，遂在报告上批示：“列为军委会议文件，专门作一次讨论。”
4月16日，军委在国防部会议室召开第169次例会，专题讨论海军的报告和计划。会议由彭德怀主持，贺龙、聂荣臻、叶剑英、黄克诚、谭政等军委领导及总部有关部门的负责同志，出席会议。海军除萧劲光以国防部副部长（1954年9月任国防部副部长）身份出席会议外，苏振华、罗舜初和周希汉等海军首长也参加了会议。
贺龙第一个讲话。他说：我同意海军提出的建设意见和计划，五年不能完成，十年完成！印度海军访问中国来了个巡洋舰，苏联海军访问中国也是巡洋舰。一边说着一边问萧劲光：你们谁去接待的？萧劲光回答：苏联海军舰队来访，是我去接待的，印度海军巡洋舰来访是东海舰队司令员陶勇同志接待的。贺龙接着说下去：我们将来去回访，总不能坐个小艇去吧！我们是个大国，海岸线又那么长，搞个百八万吨的海军是需要的。
聂荣臻向萧劲光问了几个问题，也表示赞成海军的计划。其他几位军委领导也都发言，表示同意海军对有关问题的看法，赞成海军的建设计划，并提出希望把计划搞得时间长一些。最后，彭德怀作了总结讲话。他说，我同意大家的意见，搞个海军建设计划，推动工业发展。希望海军对装备建设提出一个较长时期的规划方案，以便有一个方向并纳入国家长远工业建设计划之内。海军第二个五年和第三个五年的建设规划，最好提出两本账报请中央审查批准。请海军党委根据大家提的意见将“报告”、“计划”修改一下，军委再讨论一次。
遵照彭德怀的指示要求，海军党委于6月15日至7月22日，在大连召开了党委一届六次全会，专题讨论海军建设方针和规划，研究科研和造船等问题。为了帮助党委委员扩大知识面，萧劲光还专门从国家科研部门和院校请来技术专家给大家上课，讲解新型舰艇及导弹等新型武备的战术技术特点。这次会议，按照军委领导提的意见补充、修改了海军建设计划，进一步明确了“今后海军建设以导弹为主和不断改进常规装备，以发展潜艇为重点，同时发展中小型水面舰艇”的建设方针。11月19日，军委办公会议第八次会议再次听取了萧劲光、苏振华等关于海军建设规划的说明和意见，原则批准了海军党委关于提请国家在第三个五年计划期间按40万吨战斗舰艇的计划安排造船工业基本建设，海军在第二个五年（实是后三年）和第三个五年的装备计划，以及为实现这一计划而进行的科研和培训干部的规划等文件。
此后，海军新技术装备的研制纳入了国家科研和工业的整体规划，海军装备建设进入了一个新阶段。
四、让战舰从浅蓝走向深蓝
舰艇远离基岸，特别是潜艇，远离祖国海岸潜航在大洋深处，必须依靠无线电通信与指挥机关保持联系。无线电短波、中波、长波，都无力穿透海水把信息传给潜艇。只有超长电磁波能够穿透深深的海水，使指挥机关与潜艇联系畅通无阻，实现远距离作战指挥。正是基于对这方面知识的了解掌握，萧劲光得出了一个结论：现今条件下，没有超长波电台，战舰就无法远航，不可能从浅蓝走向深蓝，就没有真正意义上的潜艇部队，就没有真正的海军。所以，从第一支潜艇部队组建开始，萧劲光就着手抓超长波电台建设，并于1955年前后陆续建起了三个小型超长波电台。
随着舰艇部队的发展和远航任务的增加，原有的超长波电台已远远不能满足部队作战训练的需要。1957年秋，萧劲光在党委会上提出了建设大功率超长波电台的问题。在经过讨论，确定纳入计划后，他对台址选择提出三条原则，即“不要离城市太远，也不要太近，不要占用大量农田”。时过不久，萧劲光委婉地向苏联首席顾问（又称专家组长）阿夫古斯契诺维奇提出，请苏联政府给予支持、援助的要求。
或许可以说是对萧劲光要求的答复吧！1958年1月6日，苏联海军上将普拉顿诺夫发给萧劲光一份函件。写道：“为了苏联海军和中国海军设在太平洋西岸地区的长波台更加就序，和提高双方利用这些电台的效率，苏联海军首长认为，最好组织两国海军对设在海参崴、青岛、宁波和西营各地之TAPAH超长波电台的共同使用……”同时附有“协议草案”。很显然，苏联这一提议的主旨，在于通过一定形式将中国已有的三个小型超长波电台纳入其在远东的通讯网络中，以保证苏联海军在南太平洋中部海区活动的指挥。
接着，4月18日，苏联国防部部长马利诺夫斯基元帅给中国国防部部长彭德怀元帅又来函，正式提出中苏两国在中国华南地区合建大功率超长波电台和远程收信中心的问题，并主动提出派专家组来华协商。
中央军委经慎重研究并报中共中央批准，于6月12日以国防部长彭德怀的名义复函苏联国防部，婉言谢绝了中苏合建超长波电台的提议。同时表示，中国愿意自建，请苏联给予技术上的帮助。并根据毛泽东的指示提出，建议中苏两国就此签订一份正式协议。
彭德怀的信没有引起苏联政府的足够注意。6月28日，由苏联海军通信部长助理列特文斯基率领的专家组一行六人来华，带来了苏联海军领导给彭德怀元帅的信和中苏两国共同建设一座大功率超长波台的协议草案（苏联方面）。其信并草案的内容，与彭德怀去信的观点相差甚远。草案提出，为了“苏联国防部的需要”，两国在中国境内“共同建设一个超长波电台”。“所需费用，由苏联负担”。投资办法是，苏方70%（技术设备和材料），中方30%（土建）。并且毫不含糊地规定，超长波台建成后，由中苏共管，苏方派一个15人的小分队常驻电台。电台使用权按投资比例划分。这就是说，超长波台建成后，主要（70%）由苏联管理、使用。
对这样严重有损中国主权和民族尊严的所谓“协定草案”，萧劲光当然不能同意。听了萧劲光和国防部的汇报，毛泽东一针见血地指出：使用权七比三，在我们的土地上我们却只有三分使用权，这比袁世凯的卖国条约还厉害！
国防部、海军经过与苏联大使及专家组等多次商洽，7月21日，再次以彭德怀元帅的名义复信苏联国防部长，重申了中国坚持自建超长波电台的原则立场。信中说：“欢迎苏联在设计和建筑等技术方面给予帮助和指导。有关工程的建筑费用、设备费用和其他方面的一切费用，由中国全部承担，这是我们责无旁贷的事情。”
中国政府态度明确而坚定。但以赫鲁晓夫为首的苏联政府仍然不甘心。7月31日，赫鲁晓夫亲率代表团秘密访华，抵达北京。中苏高级会谈在中南海颐年堂举行。会谈中虽然例行讨论了中苏两党两国的关系，但双方都清楚，真正的议题是关于建设大功率超长波电台问题。
这次会谈是不愉快、无重大成果的。赫鲁晓夫晚年的回忆录中曾半含半露的记述了这次会谈：
我们刚开始生产内燃机潜艇和核动力潜艇的时候，我们的海军就向我们提出建议，要求中国政府允许我们在中国建立一个无线电台，以便我们能同在太平洋的苏联海军潜艇保持联络……结果，中国人就是不合作。他们的反应既愤慨又激烈。当我们驻北京的大使尤金向中国领导人提出这个建议的时候，毛嚷了起来，说：“你怎么敢提出这样的建议？这种建议是对我们民族尊严和主权的侮辱！”尤金向中央委员会发来了一封吓人的电报，描述了毛的愤怒的反应。
我们领导班子讨论了这件事。根据中央委员会主席团的指示，决定由我乘飞机到中国去一趟。由于我们是去讨论军事方面的事情，陪同我去的有马利诺夫斯基，还有库兹涅佐夫。这是一次秘密访问，我们微服而行，我们要求中国同志接待我们，他们同意了。
在机场迎接的有毛、陈毅和另一个人……（会谈细节从略）
……至于无线电台的事，最终也是毫无结果。中国人背弃了协议，没有建立无线电台。
赫鲁晓夫这里的话不全是实话：因为正如其所说，他们的目的是“要求中国政府允许我们在中国建立一个无线电台，以便我们能同在太平洋的苏联潜艇舰队保持联络”，而所谓“共同建设”只是一句空话、假话。有着强烈民族自尊心，且为中华民族独立自主奋斗了几十年的毛泽东，当然不会答应。不过这次谈判并非“最终毫无结果”，而是于1958年8月3日，由中国国防部长彭德怀和苏联国防部长马利诺夫斯基，分别代表两国政府签署了“关于建设超长波电台和收信中心问题的协定”（后称“八三”协定）。
其主要内容为：（1）超长波台由中国自己建设，主权属于中华人民共和国所有；（2）苏联在设计和建筑等技术方面给予帮助和指导。装备器材凡中国不能解决的请苏联援助，通过订货解决。苏联根据协定所提供的设计资料、装备器材和派遣的来华专家，以及其他方面的一切费用，均由中国通过贸易账户偿付；（3）苏联需要使用中国的超长波台问题，由双方另行谈判。在此基础上，同年11月，中苏两国又签订了关于提供设备器材、派遣专家的合同。
有了上述协定，萧劲光感到大计已定。遂责成副司令员周希汉负责，立即组织勘址、筹备，展开超长波台建设工程正式启动准备工作。
1959年9月13日，以苏联海军超长波台台长伊林中校为组长的专家组一行八人到京。继而成立了由苏联专家和中国技术人员参加的工程设计办公室。
翌年春，中央军委批准了超长波台总体设计方案，并列入国家重点建设项目。同时，由海军牵头成立了“超长波电台建设委员会”（简称“建委”），海军副司令员周希汉任主任委员，国家经委副主任谢北一、国家计委副主任范慕韩，海军工程部部长赵一萍和海军司令部通信兵部主任徐明德等有关部门领导，任副主任委员，委员还有海军和国家建工部、一机部等单位人员多人。另外以海司通信部工程技术处的同志为主成立办公室，徐明德兼任办公室主任。为了确保质量，加快工程进度，萧劲光报请军委特批把一个从朝鲜回国的志愿军的建制师集体专业，组成建筑工程部第二工程公司，承担土建施工任务。并专门选派袁海澜、聂洪国两位大校分别担任工地的主任、政委。
由于连年自然灾害和政策上的失误，1960年春天，人民群众的生活已相当困难，工农业生产也受到了影响。然而，超长波台建设除外：全台的总体构想和框图设计在紧张地进行，发信机零部件等材料开始陆续进口，土建施工已破土动工，钢材、木料、水泥等各种建筑材料，火车连着汽车，源源不断地送上高原，运入工地……相关单位，各个环节一派追日赶月、热火朝天的局面。
就在这时，形势发生了突然逆转。在1960年6月于罗马尼亚召开的世界各国共产党和工人党会议上，赫鲁晓夫集团抓住中苏两党在国际共产主义运动及意识形态问题上的分歧，带头向中共代表团发难。由此，两党两国关系急剧恶化。7月16日，苏联政府突然照会中国政府，单方撕毁同中国签订的六百多个专家合同和科技合同，决定撤走全部在华专家。同年8月，来华协助建设超长波台的苏联专家组奉命回国。“八三协定”、相关合同，成了一纸空文。