圖：航天員楊利偉在太空中展示神舟五號載人飛船搭載的中華人民共和國國旗和聯(lián)合國國旗

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　　神舟五號載人飛船是在無人飛船基礎(chǔ)上研制的我國第一艘載人飛船，可搭載一名航天員，在軌運行一天。整個飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件，同時將航天員的生理數(shù)據(jù)、電視圖像發(fā)送地面，并確保航天員安全返回。飛船由軌道艙、返回艙、推進艙和附加段組成。飛船的手動控制功能和環(huán)境控制與生命保障分系統(tǒng)為航天員的安全提供了保障。飛船由“長征二號F”運載火箭發(fā)射到近地點200公里、遠地點350公里、傾角42.4°初始軌道，實施變軌后，進入343km的圓軌道。飛船環(huán)繞地球14圈后在預定地區(qū)著陸。英雄航天員楊利偉執(zhí)行此次載人航天飛行任務。

　　一、任務執(zhí)行情況簡介

　　神舟五號載人航天飛行任務主要是全面考核載人環(huán)境，獲取航天員空間生活環(huán)境和安全的有關(guān)數(shù)據(jù)，全面考核工程各系統(tǒng)工作性能、可靠性、安全性和系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)性。飛船乘坐一名航天員，飛行約一天，在繞地球飛行的第14圈返回。航天員可以按照預先規(guī)定的程序和地面指令手動補發(fā)船箭分離、帆板展開等重要指令。飛船具有自主應急返回和人工控制返回以及第2天、第3天返回的能力。

　　根據(jù)計劃安排，我國首次載人飛行于2003年10月15日至16日實施。載人飛船和運載火箭在發(fā)射場的技術(shù)區(qū)完成總裝、測試后，進入發(fā)射區(qū)加注推進劑。發(fā)射前16小時，從航天員三人首飛梯隊中，選優(yōu)確定了首飛航天員楊利偉，發(fā)射前約2小時45分航天員進入飛船。

　　北京時間2003年10月15日9時整，火箭一級發(fā)動機和4個助推發(fā)動機同時點火；火箭飛行120秒逃逸塔分離，137秒助推器分離，159秒火箭一、二級分離，200秒整流罩分離，460秒二級主發(fā)動機關(guān)機，587秒船箭分離，飛船進入傾角42.4度、近地點高度199.14公里、遠地點高度347.8公里的橢圓軌道。入軌后，飛船建立軌道運行姿態(tài)，展開推進艙上的太陽能電池陣，對太陽定向，并在第5圈實施變軌，進入343公里圓軌道。飛行期間，地面與航天員保持密切聯(lián)系，通過生理遙測參數(shù)，了解航天員的身體狀態(tài)；航天員監(jiān)視飛行過程中重要指令的執(zhí)行以及飛船運行狀態(tài)。

　　神舟五號載人飛船在軌自主運行14圈返回地球。在返回的前一圈，由地面測控站向飛船注入返回制動精確參數(shù)。飛船偏航調(diào)姿90度，軌道艙與飛船分離。再偏航調(diào)姿90度并制動進入返回軌道，在高度降為145公里時，推進艙與返回艙分離。返回艙再入大氣層，穿越“黑障區(qū)”后進入主著陸場上空，按程序開傘減速，在下降至地面約1米左右時，著陸緩沖發(fā)動機點火工作。返回艙于10月16日早晨6點23分安全著陸，航天員楊利偉在飛行21小時23分后順利返回。此后，軌道艙繼續(xù)留軌飛行約半年，開展有關(guān)的空間科學實驗和技術(shù)試驗。

　　二、神舟五號載人飛行任務技術(shù)成就

　　本次飛行任務由一名航天員擔任指令長兼駕駛員，飛行期間航天員不進入軌道艙、不脫航天服，并按預先規(guī)定的程序和地面指揮手動補發(fā)船箭分離、帆板展開、推返分離等指令，完成飛船狀態(tài)監(jiān)視、血壓測量、攝影攝像、飲食睡眠等工作。自主飛行段正常飛行時間為1天，飛船入軌后第五圈變軌，第14圈制動返回主著陸場。具有第2天、第3天返回的能力。飛船軌道艙留軌飛行半年，主載荷為CCD詳查相機。組織實施按照白天發(fā)射、白天回收的原則進行。

　　飛船具備自主應急返回的能力，在應急情況下允許航天員返回全球預定的10個應急著陸區(qū)；具備人工控制返回功能，在自動返回系統(tǒng)失效的情況下，航天員可以手動控制返回地面。

　　航天員的選拔、訓練工作已經(jīng)完成了基礎(chǔ)理論和專業(yè)技術(shù)、飛行程序與任務模擬、航天環(huán)境適應性、救生與生存等學習與訓練；人船聯(lián)合測試項目；飛船訓練模擬器和手控訓練模擬器訓練。6月末根據(jù)考核情況，優(yōu)選出6名預備航天員進行強化訓練，9月完成強化訓練后確定首次載人飛行3人航天員梯隊。

　　發(fā)射場、測控通信、著陸場系統(tǒng)，根據(jù)前四次飛行試驗的情況，進一步完善了技術(shù)狀態(tài)，落實了任務實施方案，按計劃進行設(shè)備的復檢、標定、維護，進行演練、聯(lián)調(diào)。對航天員實施醫(yī)監(jiān)醫(yī)保和醫(yī)療救護的方案已經(jīng)確定。這幾個系統(tǒng)的準備工作在9月底完成，確保10月執(zhí)行任務。

　　為了確保首次載人飛行任務圓滿成功，工程總體在2003年又重點安排了大量的可靠性、安全性驗證試驗，如飛船、火箭的發(fā)動機可靠性試車，飛船各種火工機構(gòu)、火工裝置的點火試驗，各種活動部件的壽命及可靠性試驗，電子設(shè)備的可靠性增長試驗、綜合應力試驗，飛船防火、防潮、防結(jié)露措施驗證試驗等。針對無人飛行試驗無法考核的人工手動功能，安排了地面大量仿真和試驗，如：火箭逃逸仿真，飛船應急救生和在軌自主應急返回仿真，人工控制功能仿真，系統(tǒng)級故障模擬與對策驗證仿真等，特別重視了與航天員安全相關(guān)的飛船艙內(nèi)有害氣體消除和防護、脈沖噪聲、座椅提升和緩沖性能試驗及著陸沖擊試驗等。

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　　從1999年到2003年，我國先后成功地發(fā)射了四艘無人飛船和一艘載人飛船，突破了載人飛船再入升力控制、應急救生、軟著陸、GNC故障診斷、艙段間分離、防熱等13項關(guān)鍵技術(shù)。作為我國高技術(shù)領(lǐng)域的跨世紀工程，神舟飛船總體性能優(yōu)越，達到了20世紀90年代國際先進水平。神舟飛船“三艙一段”的結(jié)構(gòu)與總體方式具有鮮明的中國特色，神舟飛船起點高，一步到位，智能化程度較高。雖然中國載人航天工程起步較晚，但并不是從“加加林”時代的飛船起步：先搞無人飛船，再搞單人飛船，最后才是多人飛船，而是一步邁過美蘇的四十年發(fā)展歷程，實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。國外載人飛船是從搭載小動物開始試驗航天員環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的，我國則采用了先進的現(xiàn)代裝置——模擬假人，模擬“航天員”所消耗的氧氣與二氧化碳，通過先進的地面醫(yī)監(jiān)臺測試“航天員”的生理信號變化。

　　此外，我國神舟飛船的起飛質(zhì)量和座艙最大直徑，都遠遠大于美國“水星”號和蘇聯(lián)“東方”號。神舟飛船的構(gòu)形比“水星”號和“東方”號的兩艙構(gòu)形具有更多的功能，在艙段間的電、氣、液路連接與分離技術(shù)等技術(shù)方面也更復雜。在電源方面神舟飛船采用了太陽電池陣為主的電源方案，這比“水星”號、“東方”號的電源系統(tǒng)技術(shù)上有了很大的進步。尤其是神舟飛船采用了升力式返回再入，由GNC分系統(tǒng)進行再入過程中的升力控制，這是比彈道式再入更為先進的返回方式，可以大大提高飛船返回著陸點的精度和降低再入過載峰值，減輕航天員返回地面時承受過載的痛苦。神舟飛船與20世紀90年代國外的先進載人飛船相比，從再入方式、著陸精度和再入過載峰值等指標上大致與聯(lián)盟TM飛船相當，并為航天員的工作和生活創(chuàng)造了更為舒適的環(huán)境。神舟是中國天地往返運輸?shù)膬?yōu)良工具，堪稱擺渡天河的真正神舟。

　　三、載人運載火箭的技術(shù)水平

　　在載人運載火箭技術(shù)方面，“長征二號F”載人火箭五次將神舟飛船準確送入浩瀚太空?！伴L征二號F”火箭的可靠性提高到0.97，使航天員的安全性達到0.997，成功率為100%，“長征二號F”火箭的可靠性、安全性和成功率均已達到國際先進水平。載人火箭的各類產(chǎn)品，從設(shè)計、質(zhì)量、功能到飛行結(jié)果都達到預想目標，中國的長征二號F火箭總體性能優(yōu)良，表明中國航天運載工具已進入成熟期。此次發(fā)射是長征火箭的第71次飛行，也是自1996年10月以來長征火箭連續(xù)29次飛行成功。長征火箭的發(fā)射成功率達91%。

　　“長征二號F”火箭是中國航天史上第一次用于載人航天的全新的運載火箭，也是目前中國所有運載火箭中起飛質(zhì)量最大、長度最長、系統(tǒng)最復雜的火箭。“長征二號F”火箭首次在國內(nèi)火箭上采用了55項新技術(shù)，其中的火箭故障檢測系統(tǒng)和逃逸系統(tǒng)等主要關(guān)鍵技術(shù)，屬于世界性難題。數(shù)百種火箭故障模式及逃逸判據(jù)，實現(xiàn)了運載火箭在待發(fā)段和上升段發(fā)生故障時的自動檢測、自動診斷故障，并能發(fā)出故障信息給逃逸系統(tǒng)，實施航天員自動逃逸和地面指令逃逸，這一技術(shù)達到了國際先進水平。

　　為增加火箭的可靠性和安全性，“長征二號F”火箭的重要系統(tǒng)和關(guān)鍵部位首次采取冗余技術(shù)，給火箭上了“雙保險”。萬一主系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可以迅速切換到備份系統(tǒng)上，保證火箭正常工作，保證航天員的安全。

　　“長征二號F”火箭在國內(nèi)航天史上實現(xiàn)了“三垂”：飛船和火箭在技術(shù)區(qū)實現(xiàn)了垂直總裝測試；實現(xiàn)了運載火箭高度垂直豎立情況下，在自發(fā)電源的驅(qū)動下，沿著鐵軌自行行走1.5公里的垂直運輸；實現(xiàn)了1.5公里的遠距離發(fā)射。這些技術(shù)都達到了國際先進水平。

　　　安置在“長征二號F”火箭最頂端的逃逸塔長約8米，形狀酷似一根巨大的避雷針，火箭的低空逃逸就是通過逃逸塔來實現(xiàn)的。低空逃逸是指起飛前30分鐘到起飛后2分鐘即火箭拋逃逸塔前，其中包括在發(fā)射臺上的逃逸。用于中國首次載人發(fā)射的“長征二號F”火箭，有三種模式保證航天員在發(fā)生意外時能夠安全逃生。這三種模式是：低空逃逸、高空逃逸和船箭應急分離。

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