神舟五號(hào)載人飛船是在無人飛船基礎(chǔ)上研制的我國(guó)第一艘載人飛船，可搭載一名航天員，在軌運(yùn)行一天。整個(gè)飛行期間為航天員提供必要的生活和工作條件，同時(shí)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(jìn)艙和附加段組成。飛船的手動(dòng)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(zhǎng)征二號(hào)F”運(yùn)載火箭發(fā)射到近地點(diǎn)200公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)350公里、傾角42.4°初始軌道，實(shí)施變軌后，進(jìn)入343km的圓軌道。飛船環(huán)繞地球14圈后在預(yù)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(wù)。
圖：航天員楊利偉在太空中展示神舟五號(hào)載人飛船搭載的中華人民共和國(guó)國(guó)旗和聯(lián)合國(guó)國(guó)旗
一、任務(wù)執(zhí)行情況簡(jiǎn)介
神舟五號(hào)載人航天飛行任務(wù)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(yù)先規(guī)定的程序和地面指令手動(dòng)補(bǔ)發(fā)船箭分離、帆板展開等重要指令。飛船具有自主應(yīng)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(jì)劃安排，我國(guó)首次載人飛行于2003年10月15日至16日實(shí)施。載人飛船和運(yùn)載火箭在發(fā)射場(chǎng)的技術(shù)區(qū)完成總裝、測(cè)試后，進(jìn)入發(fā)射區(qū)加注推進(jìn)劑。發(fā)射前16小時(shí)，從航天員三人首飛梯隊(duì)中，選優(yōu)確定了首飛航天員楊利偉，發(fā)射前約2小時(shí)45分航天員進(jìn)入飛船。
北京時(shí)間2003年10月15日9時(shí)整，火箭一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)和4個(gè)助推發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)點(diǎn)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(jí)分離，200秒整流罩分離，460秒二級(jí)主發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)，587秒船箭分離，飛船進(jìn)入傾角42.4度、近地點(diǎn)高度199.14公里、遠(yuǎn)地點(diǎn)高度347.8公里的橢圓軌道。入軌后，飛船建立軌道運(yùn)行姿態(tài)，展開推進(jìn)艙上的太陽能電池陣，對(duì)太陽定向，并在第5圈實(shí)施變軌，進(jìn)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(cè)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(yùn)行狀態(tài)。
神舟五號(hào)載人飛船在軌自主運(yùn)行14圈返回地球。在返回的前一圈，由地面測(cè)控站向飛船注入返回制動(dòng)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(dòng)進(jìn)入返回軌道，在高度降為145公里時(shí)，推進(jìn)艙與返回艙分離。返回艙再入大氣層，穿越“黑障區(qū)”后進(jìn)入主著陸場(chǎng)上空，按程序開傘減速，在下降至地面約1米左右時(shí)，著陸緩沖發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火工作。返回艙于10月16日早晨6點(diǎn)23分安全著陸，航天員楊利偉在飛行21小時(shí)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(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)試驗(yàn)。
二、神舟五號(hào)載人飛行任務(wù)技術(shù)成就
本次飛行任務(wù)由一名航天員擔(dān)任指令長(zhǎng)兼駕駛員，飛行期間航天員不進(jìn)入軌道艙、不脫航天服，并按預(yù)先規(guī)定的程序和地面指揮手動(dòng)補(bǔ)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(cè)量、攝影攝像、飲食睡眠等工作。自主飛行段正常飛行時(shí)間為1天，飛船入軌后第五圈變軌，第14圈制動(dòng)返回主著陸場(chǎng)。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(jī)。組織實(shí)施按照白天發(fā)射、白天回收的原則進(jìn)行。
飛船具備自主應(yīng)急返回的能力，在應(yīng)急情況下允許航天員返回全球預(yù)定的10個(gè)應(yīng)急著陸區(qū)；具備人工控制返回功能，在自動(dòng)返回系統(tǒng)失效的情況下，航天員可以手動(dòng)控制返回地面。
航天員的選拔、訓(xùn)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(wù)模擬、航天環(huán)境適應(yīng)性、救生與生存等學(xué)習(xí)與訓(xùn)練；人船聯(lián)合測(cè)試項(xiàng)目；飛船訓(xùn)練模擬器和手控訓(xùn)練模擬器訓(xùn)練。6月末根據(jù)考核情況，優(yōu)選出6名預(yù)備航天員進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練，9月完成強(qiáng)化訓(xùn)練后確定首次載人飛行3人航天員梯隊(duì)。
發(fā)射場(chǎng)、測(cè)控通信、著陸場(chǎng)系統(tǒng)，根據(jù)前四次飛行試驗(yàn)的情況，進(jìn)一步完善了技術(shù)狀態(tài)，落實(shí)了任務(wù)實(shí)施方案，按計(jì)劃進(jìn)行設(shè)備的復(fù)檢、標(biāo)定、維護(hù)，進(jìn)行演練、聯(lián)調(diào)。對(duì)航天員實(shí)施醫(yī)監(jiān)醫(yī)保和醫(yī)療救護(hù)的方案已經(jīng)確定。這幾個(gè)系統(tǒng)的準(zhǔn)備工作在9月底完成，確保10月執(zhí)行任務(wù)。
為了確保首次載人飛行任務(wù)圓滿成功，工程總體在2003年又重點(diǎn)安排了大量的可靠性、安全性驗(yàn)證試驗(yàn)，如飛船、火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性試車，飛船各種火工機(jī)構(gòu)、火工裝置的點(diǎn)火試驗(yàn)，各種活動(dòng)部件的壽命及可靠性試驗(yàn)，電子設(shè)備的可靠性增長(zhǎng)試驗(yàn)、綜合應(yīng)力試驗(yàn)，飛船防火、防潮、防結(jié)露措施驗(yàn)證試驗(yàn)等。針對(duì)無人飛行試驗(yàn)無法考核的人工手動(dòng)功能，安排了地面大量仿真和試驗(yàn)，如：火箭逃逸仿真，飛船應(yīng)急救生和在軌自主應(yīng)急返回仿真，人工控制功能仿真，系統(tǒng)級(jí)故障模擬與對(duì)策驗(yàn)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(hù)、脈沖噪聲、座椅提升和緩沖性能試驗(yàn)及著陸沖擊試驗(yàn)等。
從1999年到2003年，我國(guó)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(yīng)急救生、軟著陸、GNC故障診斷、艙段間分離、防熱等13項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。作為我國(guó)高技術(shù)領(lǐng)域的跨世紀(jì)工程，神舟飛船總體性能優(yōu)越，達(dá)到了20世紀(jì)90年代國(guó)際先進(jìn)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(guó)特色，神舟飛船起點(diǎn)高，一步到位，智能化程度較高。雖然中國(guó)載人航天工程起步較晚，但并不是從“加加林”時(shí)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(shí)現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。國(guó)外載人飛船是從搭載小動(dòng)物開始試驗(yàn)航天員環(huán)境控制與生命保障系統(tǒng)的，我國(guó)則采用了先進(jìn)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(jìn)的地面醫(yī)監(jiān)臺(tái)測(cè)試“航天員”的生理信號(hào)變化。
此外，我國(guó)神舟飛船的起飛質(zhì)量和座艙最大直徑，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于美國(guó)“水星”號(hào)和蘇聯(lián)“東方”號(hào)。神舟飛船的構(gòu)形比“水星”號(hào)和“東方”號(hào)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(fù)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(hào)、“東方”號(hào)的電源系統(tǒng)技術(shù)上有了很大的進(jìn)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(jìn)行再入過程中的升力控制，這是比彈道式再入更為先進(jìn)的返回方式，可以大大提高飛船返回著陸點(diǎn)的精度和降低再入過載峰值，減輕航天員返回地面時(shí)承受過載的痛苦。神舟飛船與20世紀(jì)90年代國(guó)外的先進(jìn)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(biāo)上大致與聯(lián)盟TM飛船相當(dāng)，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(guó)天地往返運(yùn)輸?shù)膬?yōu)良工具，堪稱擺渡天河的真正神舟。
