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(jìn)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(yuǎn)地點350公里、傾角42.4°初始軌道，實施變軌后，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載人飛船搭載的中華人民共和國國旗和聯(lián)合國國旗
一、任務(wù)執(zhí)行情況簡介
神舟五號載人航天飛行任務(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(jìn)入發(fā)射區(qū)加注推進(jìn)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(jìn)入飛船。
北京時間2003年10月15日9時整，火箭一級發(fā)動機(jī)和4個助推發(fā)動機(jī)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(jī)關(guān)機(jī)，587秒船箭分離，飛船進(jìn)入傾角42.4度、近地點高度199.14公里、遠(yuǎn)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(jìn)艙上的太陽能電池陣，對太陽定向，并在第5圈實施變軌，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(jìn)入返回軌道，在高度降為145公里時，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(jī)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(xué)實驗和技術(shù)試驗。
二、神舟五號載人飛行任務(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(jī)。組織實施按照白天發(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個應(yīng)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(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)合測試項目；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。
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(jìn)一步完善了技術(shù)狀態(tài)，落實了任務(wù)實施方案，按計劃進(jìn)行設(shè)備的復(fù)檢、標(biāo)定、維護(hù)，進(jìn)行演練、聯(lián)調(diào)。對航天員實施醫(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(jī)可靠性試車，飛船各種火工機(jī)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(yīng)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(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(hù)、脈沖噪聲、座椅提升和緩沖性能試驗及著陸沖擊試驗等。
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(yīng)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(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(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(yuǎn)遠(yuǎn)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(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、“東方”號的電源系統(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(jì)90年代國外的先進(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。神舟是中國天地往返運輸?shù)膬?yōu)良工具，堪稱擺渡天河的真正神舟。
