神舟五号　飞天梦圆——中国成功实施首次载人航天飞行

　　神舟五号载人飞船是在无人飞船基础上研制的我国第一艘载人飞船，可搭载一名航天员，在轨运行一天。整个飞行期间为航天员提供必要的生活和工作条件，同时将航天员的生理数据、电视图像发送地面，并确保航天员安全返回。飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。飞船的手动控制功能和环境控制与生命保障分系统为航天员的安全提供了保障。飞船由“长征二号F”运载火箭发射到近地点200公里、远地点350公里、倾角42.4°初始轨道，实施变轨后，进入343km的圆轨道。飞船环绕地球14圈后在预定地区着陆。英雄航天员杨利伟执行此次载人航天飞行任务。

　　一、任务执行情况简介

　　神舟五号载人航天飞行任务主要是全面考核载人环境，获取航天员空间生活环境和安全的有关数据，全面考核工程各系统工作性能、可靠性、安全性和系统间的协调性。飞船乘坐一名航天员，飞行约一天，在绕地球飞行的第14圈返回。航天员可以按照预先规定的程序和地面指令手动补发船箭分离、帆板展开等重要指令。飞船具有自主应急返回和人工控制返回以及第2天、第3天返回的能力。

　　根据计划安排，我国首次载人飞行于2003年10月15日至16日实施。载人飞船和运载火箭在发射场的技术区完成总装、测试后，进入发射区加注推进剂。发射前16小时，从航天员三人首飞梯队中，选优确定了首飞航天员杨利伟，发射前约2小时45分航天员进入飞船。

　　北京时间2003年10月15日9时整，火箭一级发动机和4个助推发动机同时点火；火箭飞行120秒逃逸塔分离，137秒助推器分离，159秒火箭一、二级分离，200秒整流罩分离，460秒二级主发动机关机，587秒船箭分离，飞船进入倾角42.4度、近地点高度199.14公里、远地点高度347.8公里的椭圆轨道。入轨后，飞船建立轨道运行姿态，展开推进舱上的太阳能电池阵，对太阳定向，并在第5圈实施变轨，进入343公里圆轨道。飞行期间，地面与航天员保持密切联系，通过生理遥测参数，了解航天员的身体状态；航天员监视飞行过程中重要指令的执行以及飞船运行状态。

　　神舟五号载人飞船在轨自主运行14圈返回地球。在返回的前一圈，由地面测控站向飞船注入返回制动精确参数。飞船偏航调姿90度，轨道舱与飞船分离。再偏航调姿90度并制动进入返回轨道，在高度降为145公里时，推进舱与返回舱分离。返回舱再入大气层，穿越“黑障区”后进入主着陆场上空，按程序开伞减速，在下降至地面约1米左右时，着陆缓冲发动机点火工作。返回舱于10月16日早晨6点23分安全着陆，航天员杨利伟在飞行21小时23分后顺利返回。此后，轨道舱继续留轨飞行约半年，开展有关的空间科学实验和技术试验。

　　二、神舟五号载人飞行任务技术成就

　　本次飞行任务由一名航天员担任指令长兼驾驶员，飞行期间航天员不进入轨道舱、不脱航天服，并按预先规定的程序和地面指挥手动补发船箭分离、帆板展开、推返分离等指令，完成飞船状态监视、血压测量、摄影摄像、饮食睡眠等工作。自主飞行段正常飞行时间为1天，飞船入轨后第五圈变轨，第14圈制动返回主着陆场。具有第2天、第3天返回的能力。飞船轨道舱留轨飞行半年，主载荷为CCD详查相机。组织实施按照白天发射、白天回收的原则进行。

　　飞船具备自主应急返回的能力，在应急情况下允许航天员返回全球预定的10个应急着陆区；具备人工控制返回功能，在自动返回系统失效的情况下，航天员可以手动控制返回地面。

　　航天员的选拔、训练工作已经完成了基础理论和专业技术、飞行程序与任务模拟、航天环境适应性、救生与生存等学习与训练；人船联合测试项目；飞船训练模拟器和手控训练模拟器训练。6月末根据考核情况，优选出6名预备航天员进行强化训练，9月完成强化训练后确定首次载人飞行3人航天员梯队。

　　发射场、测控通信、着陆场系统，根据前四次飞行试验的情况，进一步完善了技术状态，落实了任务实施方案，按计划进行设备的复检、标定、维护，进行演练、联调。对航天员实施医监医保和医疗救护的方案已经确定。这几个系统的准备工作在9月底完成，确保10月执行任务。

　　为了确保首次载人飞行任务圆满成功，工程总体在2003年又重点安排了大量的可靠性、安全性验证试验，如飞船、火箭的发动机可靠性试车，飞船各种火工机构、火工装置的点火试验，各种活动部件的寿命及可靠性试验，电子设备的可靠性增长试验、综合应力试验，飞船防火、防潮、防结露措施验证试验等。针对无人飞行试验无法考核的人工手动功能，安排了地面大量仿真和试验，如：火箭逃逸仿真，飞船应急救生和在轨自主应急返回仿真，人工控制功能仿真，系统级故障模拟与对策验证仿真等，特别重视了与航天员安全相关的飞船舱内有害气体消除和防护、脉冲噪声、座椅提升和缓冲性能试验及着陆冲击试验等。

　　三、神舟飞船的技术水平

　　从1999年到2003年，我国先后成功地发射了四艘无人飞船和一艘载人飞船，突破了载人飞船再入升力控制、应急救生、软着陆、GNC故障诊断、舱段间分离、防热等13项关键技术。作为我国高技术领域的跨世纪工程，神舟飞船总体性能优越，达到了20世纪90年代国际先进水平。神舟飞船“三舱一段”的结构与总体方式具有鲜明的中国特色，神舟飞船起点高，一步到位，智能化程度较高。虽然中国载人航天工程起步较晚，但并不是从“加加林”时代的飞船起步：先搞无人飞船，再搞单人飞船，最后才是多人飞船，而是一步迈过美苏的四十年发展历程，实现了跨越式的发展。国外载人飞船是从搭载小动物开始试验航天员环境控制与生命保障系统的，我国则采用了先进的现代装置——模拟假人，模拟“航天员”所消耗的氧气与二氧化碳，通过先进的地面医监台测试“航天员”的生理信号变化。

　　此外，我国神舟飞船的起飞质量和座舱最大直径，都远远大于美国“水星”号和苏联“东方”号。神舟飞船的构形比“水星”号和“东方”号的两舱构形具有更多的功能，在舱段间的电、气、液路连接与分离技术等技术方面也更复杂。在电源方面神舟飞船采用了太阳电池阵为主的电源方案，这比“水星”号、“东方”号的电源系统技术上有了很大的进步。尤其是神舟飞船采用了升力式返回再入，由GNC分系统进行再入过程中的升力控制，这是比弹道式再入更为先进的返回方式，可以大大提高飞船返回着陆点的精度和降低再入过载峰值，减轻航天员返回地面时承受过载的痛苦。神舟飞船与20世纪90年代国外的先进载人飞船相比，从再入方式、着陆精度和再入过载峰值等指标上大致与联盟TM飞船相当，并为航天员的工作和生活创造了更为舒适的环境。神舟是中国天地往返运输的优良工具，堪称摆渡天河的真正神舟。

　　四、载人运载火箭的技术水平

　　在载人运载火箭技术方面，“长征二号F”载人火箭五次将神舟飞船准确送入浩瀚太空。“长征二号F”火箭的可靠性提高到0.97，使航天员的安全性达到0.997，成功率为100%，“长征二号F”火箭的可靠性、安全性和成功率均已达到国际先进水平。载人火箭的各类产品，从设计、质量、功能到飞行结果都达到预想目标，中国的长征二号F火箭总体性能优良，表明中国航天运载工具已进入成熟期。此次发射是长征火箭的第71次飞行，也是自1996年10月以来长征火箭连续29次飞行成功。长征火箭的发射成功率达91%。

　　“长征二号F”火箭是中国航天史上第一次用于载人航天的全新的运载火箭，也是目前中国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长、系统最复杂的火箭。“长征二号F”火箭首次在国内火箭上采用了55项新技术，其中的火箭故障检测系统和逃逸系统等主要关键技术，属于世界性难题。数百种火箭故障模式及逃逸判据，实现了运载火箭在待发段和上升段发生故障时的自动检测、自动诊断故障，并能发出故障信息给逃逸系统，实施航天员自动逃逸和地面指令逃逸，这一技术达到了国际先进水平。

　　为增加火箭的可靠性和安全性，“长征二号F”火箭的重要系统和关键部位首次采取冗余技术，给火箭上了“双保险”。万一主系统出现故障，可以迅速切换到备份系统上，保证火箭正常工作，保证航天员的安全。

　　“长征二号F”火箭在国内航天史上实现了“三垂”：飞船和火箭在技术区实现了垂直总装测试；实现了运载火箭高度垂直竖立情况下，在自发电源的驱动下，沿着铁轨自行行走1.5公里的垂直运输；实现了1.5公里的远距离发射。这些技术都达到了国际先进水平。

　　　安置在“长征二号F”火箭最顶端的逃逸塔长约8米，形状酷似一根巨大的避雷针，火箭的低空逃逸就是通过逃逸塔来实现的。低空逃逸是指起飞前30分钟到起飞后2分钟即火箭抛逃逸塔前，其中包括在发射台上的逃逸。用于中国首次载人发射的“长征二号F”火箭，有三种模式保证航天员在发生意外时能够安全逃生。这三种模式是：低空逃逸、高空逃逸和船箭应急分离。