شاه و ثریا یکسال پس از کودتا علیه مصدق برای تفریح تابستانی عازم امریکا شدند؛ با این حال شایعات حاکی از آن بود این سفر بیشتر به منظور آزمایشات پزشکی بر روی ملکه که هنوز صاحب فرزند نشده بود صورت می گرفت.
به گزارش مجله تاریخ فرادید، پس از آنکه علیرضا پهلوی برادر محمدرضا شاه در آبان سال 1333 در یک سانحه هوایی جان باخت مساله فرزند نداشتن شاه و خلاء ولیعهد در دربار مطرح شد و شاه و ثریا که هنوز صاحب فرزندی نشده بودند برای آزمایشات پزشکی عازم ایالات متحده امریکا شدند.
ثریا اسفندیاری دومین همسر
محمدرضا شاه در بهمن 1329 به عقد شاه درآمد که همزمان با وقایع مهمی چون به قدرت رسیدن
مصدق،
ملی شدن صنعت نفت و نیز
کودتای 28 مرداد و سرنگونی دولت بودد. ثریا خیلی زود توانست با وجود روابط سردش با شمس و
اشرف پهلوی جایگاه خود را در دربار مستحکم کند و بر تصمیمات شاه اثر بگذارد؛ نقل است که او در این زمان شاه را علیه مصدق تحریک می کرد و حتی در جریان کودتا او را برای صدور فرمان نخست وزیری تیمسار
زاهدی تشویق کرد. همچنین وی در مقطعی از عملیات کودتا پیام های سری مقامات امریکایی را به شاه می رساند.
با این حال پس از آنکه مرگ علیرضا برادر تنی شاه جایگاه او شروع به تزلزل کرد چرا که خانواده پهلوی بیش از پیش نگران خلاء ولیعهد و نداشتن فرزند پسر از سوی شاه ایران شدند. تا آن زمان هنوز ثریا نتوانسته بود فرزندی برای شاه بیاورد و این دربار را نگران می کرد.
شاه و ثریا یکسال پس از کودتای 28 مرداد در اواخر شهریور 1333 عازم ایالات متحده شدند تا ضمن گذراندن تعطیلات تابستانی تحت نظر پزشکان قرار گیرند. گفته می شود زوج سلطنتی در این کشور تحت آزمایشات دقیق پزشکی قرار گرفتند و در نهایت نیز به آنها اعلام شد که سالم هستند و هیچ مانعی برای فرزندآوری آنها وجود ندارد. با این حال صبر شاه و دربار 3 سال بیشتر ادامه نیافت و ثریا در بهمن 1336 از شاه جدا شد و کشور را ترک کرد.
در جریان سفر سال 1333 شاه و ملکه به امریکا "رابرت کلی" عکاس امریکایی با آنها همراه شد تا گزارشی مصور از این سفر تهیه کند؛ در آن زمان از آنجا که اعلام شده بود زوج سلطنتی برای گذران تعطیلات به امریکا سفر کرده اند و اخبار معاینه و درمان آنها در رسانه ها منعکس نشد عکاس امریکایی سعی در پوشش تصویری خوشگذرانی شاه و ثریا داشت. بخش قابل توجهی از عکس های او قایق سواری، شنا و موج سواری محمدرضاشاه در سواحل "میامی" را نشان می‌دهد.
چی بگم آخه