愛華網(wǎng)神舟系列載人宇宙飛船
——中國探索太空計劃的關鍵一步
工程總投資：200億元
工程期限：1992年——2020年
1999年11月20日是我國航天史上一個劃時代的日子。這一天，由江澤民總書記題寫船名、我國自主研制的第一艘載人航天試驗飛船“神舟一號”發(fā)射成功，并在經(jīng)過21小時11分的太空飛行后，順利返回地球。中國載人航天工程首次飛行試驗取得圓滿成功！一年后，“神舟”二號無人飛船又成功飛向天宇，按照預定軌道在太空飛行近七天，環(huán)繞地球108圈，并順利完成預定空間科學和技術試驗任務！2002年3月25日，“神舟”三號無人飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心再一次發(fā)射成功！
1961年4月12日，前蘇聯(lián)首先將人送上太空；1969年7月，美國率先實現(xiàn)人類登月。40多年來，雖然參與載人航天研究的國家越來越多，但在世界上還只有美、俄能夠獨立開展載人航天項目。
“神舟”系列無人飛船的相繼成功發(fā)射，標志著中國載人航天事業(yè)取得了重大進展，向?qū)崿F(xiàn)載人航天飛行邁出了關鍵的一步，更向全世界展現(xiàn)了我國的太空科技能力，表明中國人民完全有能力獨立自主地攻克尖端技術，在世界高科技領域占有一席之地！
回顧我國科技史，載人航天研究始于上世紀70年代初。在我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”上天之后，有關部門就開展過關于載人航天的研究。進入80年代，我國逐步具備了返回式衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、資源衛(wèi)星和通信衛(wèi)星等多種應用太空飛行器的研制和發(fā)射能力，并成為世界上第三個掌握衛(wèi)星回收技術的國家。隨著技術和經(jīng)濟條件的成熟，1992年9月中央決定正式實施載人航天工程。這是中國航天歷史上迄今為止規(guī)模最大、系統(tǒng)最復雜、技術難度最高的工程。
70年代中國研制"曙光"號宇宙飛船內(nèi)幕
1970年4月24日，“長征一號”火箭成功地把中國第一顆人造衛(wèi)星“東方紅一號”送入了太空。就在“東方紅一號”衛(wèi)星發(fā)射的第二年，一個乍暖還寒的4月間，在有全副武裝軍人把門的北京京西賓館里，聚集了全國80多個單位的400多名專家學者。雖然大家都身著便衣，但保密的氣氛卻讓人感到這里是在開什么軍事會議。此時，專家學者們正在討論著中國未來的飛船該是什么樣。由于時值1971年4月，因此，飛船便有了一個代號：“714工程”。代表們興致勃勃地品嘗了我國自己研制的航天食品：高熱量的巧克力、壓縮餅干和美味的雞湯等。有一種牙膏狀的食品名叫雞蛋炒米飯，擠入口中還真有雞蛋炒米飯的味道，這讓專家們也感到了新奇。
一切似乎都很順利?！?14工程”還誕生了一個全尺寸的模型，它的名字非常動聽，叫“曙光號”。“曙光號”是一個類似美國第二代飛船“雙子星座號”的飛船，外形像個倒扣的大漏斗，由座艙和設備艙兩大艙段組成，座艙里放置兩把宇航員坐的彈射座椅。
1967年4月，前蘇聯(lián)的“聯(lián)盟1號”出師未捷，飛船首次返回就因降落傘未打開，摔死了優(yōu)秀的宇航員科馬羅夫，這是人類載人航天歷史上犧牲的第一位宇航員，“聯(lián)盟號”也因此停飛了1年半。而“阿波羅號”是美國的登月飛船，中國初搞飛船便一步登月有些不切實際，所以，中國的飛船選型目標便指向了“雙子星座號”。
美國“雙子星座號”的研制始于1961年11月，結束于1966年11月，歷時5年。共建造了12艘飛船，其中2艘不載人，10艘載人，全部獲得成功。飛船每次乘坐2人，不僅實現(xiàn)了宇航員出艙太空行走，還實現(xiàn)了與另一艘飛船的對接和聯(lián)合飛行，飛船的飛行時間也創(chuàng)紀錄地達到了13天18小時。但是由于當時國家的經(jīng)濟基礎薄弱、科技水平低下，1975年中央決定“714”工程下馬，“曙光一號”最終塵封在一張張的構思草圖中。周恩來總理實事求是地專門就中國載人航天的發(fā)展講了幾條原則，其大意是：要先把地球上的事搞好，要搞國家建設急需的應用衛(wèi)星。自此，中國暫時停止了對載人航天的探索，而把精力和重點放在了各種類型的應用衛(wèi)星方面，這一停就是10年。
20世紀80年代，又是一個世界強國劃天為疆的“戰(zhàn)國”時代。1984年1月，美國總統(tǒng)宣布要用10年的時間建造“自由號”大型空間站，前蘇聯(lián)正在秣馬厲兵把永久性空間站——“和平號”推上太空，歐洲開始討論研制“哥倫布”空間站和小型航天飛機，日本也在計劃研制“希望號”航天飛機和大型運載火箭……在這場爭奪空間優(yōu)勢的激烈競爭中，中國航天科學家坐不住了。
1986年初春，由著名科學家、科學院學部委員王大珩、王淦昌、楊家墀、陳芳允聯(lián)名向中央上書而引發(fā)的著名的“863計劃”，對中國的第二輪載人航天探索起到了直接的催產(chǎn)作用。“863計劃”包括生物、航天、信息、先進防御、自動化、能源和新材料等7大領域、15個主題項目。航天技術是其中的第二大領域，簡稱為“863－2”領域。該領域要研究的是兩大主題項目，一是大型運載火箭及天地往返運輸系統(tǒng)，代號“863－204”；二是載人空間站系統(tǒng)及其應用，代號“863－205”。
1989年，載人航天的議題似乎沒有擺上國家最高層的議事日程。那么，再下一步棋該怎么走呢？航空航天部的領導有點坐不住了。眼瞧著前面有蘇美在太空中不斷翻著新花樣的競爭，旁邊的歐洲一下子攬走了航天商業(yè)發(fā)射市場的半壁江山，后有日本、印度、巴西拼命爭搶本來應當屬于我們的航天第四把交椅，如果國家對日后的發(fā)展戰(zhàn)略不下決心、沒有后續(xù)任務接茬的話，那些20世紀60年代參加工作的一大批技術骨干很快就到了退休年齡。
小平同志說，自己平生有兩件事未了，一件是三峽工程，一件是載人航天。在小平同志的關心下，事情發(fā)展得非常迅速，1991年3月14日，航空航天部辦公廳的保密電話響了，傳來的是國務院秘書局的通知：“明天下3點至5點，李鵬總理要約見任新民和了解飛船情況的同志，聽匯報?！比涡旅?，即那位1985年就提出要搞載人航天的老專家，中國的“航天四老”之一，時任航空航天部高級技術顧問。一同前去的還有“863－204”專家組組長、載人飛船方案的重要參與者錢振業(yè)。
李鵬總理說：“今天主要是想聽一聽有關載人飛船方面的情況。主要有幾個具體問題：1．先談談小型航天飛機和載人飛船，以及飛船可否利用‘長征二號Ｅ’運載火箭發(fā)射？2．載人航天工程要花多少錢？發(fā)展速度和投資有沒有關系？”李鵬總理聽后說：“看來我國在航天技術方面，已掌握了衛(wèi)星發(fā)射技術、衛(wèi)星定點技術和衛(wèi)星返回技術?，F(xiàn)在只剩下載人技術，這種技術我們也應當掌握。”1991年3月20日，航空航天部收到了中辦秘書局轉(zhuǎn)來的中央領導在《航空航天重大情況》上的批示。
此后，航空航天部領導責成部機關著手研究載人飛船工程的研制分工。從此，我國載人航天的工程論證工作進入了全面、緊張、有序的狀態(tài)。
1992年9月21日，決定性的日子來到了，中央政治局常委在中南海勤政殿聽取匯報。大家討論了整整一個上午，最后決定，要像當年抓“兩彈一星”一樣抓載人航天工程，有事可直報中央。這次會議是中共中央十三屆常委會第195次會議，會議一致同意了中央專委《關于開展我國載人飛船工程研制的請示》。此后中國載人航天計劃正式進入實施階段。
1999年11月20日6時30分，中國第一艘不載人的試驗飛船——神舟一號，從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射升空。經(jīng)過21小時的飛行，在完成預定的科學試驗后，在內(nèi)蒙古中部地區(qū)成功著陸，中國人成功實現(xiàn)了天地往返的重大突破！
神舟飛船的特點
第一，起點高，一步到位。雖然中國載人航太工程起步較晚，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40年發(fā)展歷程，實現(xiàn)了跨越式的發(fā)展。神舟飛船第一步就可載3人。第一次載人飛行，前蘇聯(lián)加加林只繞地球飛行一圈，而楊利偉卻飛行了一天。國外載人飛船是從搭載小動物開始試驗航太員環(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──模擬人，模擬“航太員”所消耗的氧氣與二氧化碳，透過先進的地面醫(yī)監(jiān)臺測試“航太員”的生理信號變化。
第二，性能先進，智能化程度較高。神舟飛船是人類目前繞地飛船中最大的，僅返回艙就比俄羅斯的“聯(lián)盟TMA”大30％。神舟起步晚的后發(fā)優(yōu)勢，是可能利用資訊技術的最新成果。從自動化控制、制導與導航到數(shù)據(jù)管理，從應對故障的冗余設計到液晶顯示設備，神舟的電子技術和智慧化水準遠遠領先。推進艙和軌道艙各有一對太陽能電池翼，并能自動對準太陽，保證飛船的充足供電，這也是神舟的一大特色，國外類似飛船或使用一次性電池，或完全依靠推進艙供電，電力供應水準較弱。
第三，用途廣泛。神舟飛船是世界上惟一真正實現(xiàn)人貨合運的載人飛船。飛船軌道艙在航太員返回后可以留軌工作半年，開展各種科學試驗。飛船預留了交會對接機構和出艙活動部件的介面，可以作為空間站的救生艇，同時軌道艙也能作為未來空間交會對接的一個目標飛行器。國外發(fā)射飛船一次是連續(xù)發(fā)射兩艘，而我國的方案中是先發(fā)射一艘，其軌道艙與下一個飛船進行交會對接。具體來說，為實現(xiàn)交會對接，國外的發(fā)射是2N次，而我國的飛船發(fā)射是N＋1次，以N等于5為例，國外需發(fā)射10艘飛船，而我國只要發(fā)射6艘飛船。
第四，投入少。飛船每發(fā)射一次所需經(jīng)費達20億元。神舟飛船由于設計合理，使得一船能夠多用，節(jié)省了鉅額的發(fā)射費用。中國走著一條低成本、高效益的載人航太發(fā)展道路。
第五，準備周期長，單件生產(chǎn)。俄羅斯的載人飛船幾乎可以隨時發(fā)射，而神舟飛船目前的準備周期在一年左右，每艘飛船都是單件生產(chǎn)并還在不斷改進。預計到神舟八號左右，飛船將從試驗性產(chǎn)品轉(zhuǎn)為成熟產(chǎn)品，生產(chǎn)周期也將大大縮短。
人類目前有宇宙飛船和穿梭機兩種用于天地往返運輸?shù)妮d人航太器。迄今為止，俄羅斯（前蘇聯(lián)）和美國先后研制了9個系列的載人飛船，分別是東方號、上升號、聯(lián)盟號、聯(lián)盟T、聯(lián)盟TM、聯(lián)盟TMA，和水星號、雙子星座號、阿波羅號。目前正在使用的載人飛船除中國的神舟外，就是俄羅斯的聯(lián)盟號系列飛船。聯(lián)盟號飛船能載3名航太員，也是采用三艙結構，重7噸，比神舟輕約1噸。
宇航員逃生訓練
飛船發(fā)射的瞬間可以說是千鈞一發(fā)。設計師們根據(jù)世界載人航天歷史上的失敗教訓認定，此時的危險源主要是火箭或飛船推進劑泄漏、著火，火箭發(fā)生故障等，航天員該如何盡快逃離。發(fā)射前最后5分鐘。航天員系好束帶，關閉頭盔面罩，戴好手套，兩手抱膝靜坐等待升空。突然故障檢測系統(tǒng)報告出現(xiàn)緊急情況，航天員迅速從座椅處攀上近2米高的艙口，快速打開飛船艙門，以最快速度鉆出飛船。飛船艙門正對著第九層發(fā)射塔架，旁邊有一個航天員專用防爆電梯，但是沒電。航天員快速跑到撤離滑道口，縱身向幾十米的緊急撤離滑道跳下去……
這是逃生演習中的一幕。
緊急撤離滑道是一個鋼套管和高彈力阻燃材料救生袋制造的高約50米的細長的尼龍口袋，航天員叉開雙腿，用肘部及手使勁撐住袋壁，以便下滑得慢一點。尼龍口袋里層是張力為鋼材的10倍特殊纖維層，只要用力撐，就可以控制下滑速度或者停止，防止溜得太快太遠而摔傷。尼龍滑道是濕的。這是為了磨擦產(chǎn)生靜電面澆濕的，航天員從口袋里鉆出來，到達發(fā)射架下的地下掩蔽室，至此，航天員就安全了。
但這只是在時間允許的情況下的逃離辦法，火箭一旦點火，就不可能再停下來。神舟五號的救生辦法是：火箭頂端的逃逸塔迅速點火，拉著飛船以超過火箭幾倍的速度逃離火箭。逃逸塔上四個又輕又薄不會變型的柵翼格會自動打開，控制飛船穩(wěn)定飛行。逃逸塔的作用是火箭點火的前5分鐘到起飛后120秒鐘，也就是飛行高度0公里至39公里，幫助航天員脫離危險區(qū)。在世界載人航天史上，逃逸塔只被使用過兩次。
飛行中如何逃生？
用于發(fā)射神舟飛船的長征二號F型火箭，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。
低空逃逸是指起飛前30分鐘到起飛后120秒即火箭拋逃逸塔前，包括在發(fā)射臺上的逃逸。低空逃逸是通過逃逸塔來實現(xiàn)的，故稱“有塔逃逸”。逃逸塔安置在火箭最頂端，長約8米，形狀酷似一根巨大的避雷針。當發(fā)射階段火箭出現(xiàn)災難性故障時，它可攜帶軌道艙和返回艙迅速飛離火箭，飛行至安全區(qū)域，然后拋掉逃逸塔和軌道艙，返回艙乘降落傘自行返回著陸。此次火箭成功升空后的第一個關鍵動作就是拋掉逃逸塔，這是為了避免白白消耗運載火箭推力。
火箭拋逃逸塔(起飛后120秒)到整流罩分離前(起飛后200秒)，可實施高空逃逸即“無塔逃逸”，由4個高空逃逸發(fā)動機和兩個高空分離發(fā)動機為整流罩提供動力，從而帶飛船離開箭體。
整流罩分離后到船箭分離前(起飛后約584秒)如發(fā)生故障，可實施船箭應急分離。飛船成功逃逸后，將降落在內(nèi)蒙古巴丹吉林沙漠到陜西榆林約800公里的范圍內(nèi)。
專家介紹，載人航天飛行中若出現(xiàn)致命故障，最大的可能是在火箭點火、起飛、上升和返回階段。
返回階段，航天史上最典型的救生成功的例子是美國阿波羅13號飛船起死回生。1970年4月11日，美國阿波羅13號飛船從肯尼迪航天中心順利升空56小時后，服務艙儲氧箱發(fā)生爆炸，3名航天員面臨葬身太空之災。但他們臨危不懼，按地面科學家們精確計算的軌道和地面指揮員的命令，手動操縱飛船，使用登月艙的氧氣和動力，于4月17日成功返回，創(chuàng)造了航天史上死里逃生的奇跡。
中國航天員著艙外航天服在水槽進行模擬失重訓練和出艙活動任務訓練
返回：闖過死亡關口
飛上207公里的飛船就進入入軌軌道了。浩淼的太空離地球很遠，但并不意味著沒有危險。一個可能是飛船失去控制，飛向更遠的太空回不了家；第二個可能是飛船的航天員座艙被流星或太空垃圾擊穿；第三個可能是飛船上的某個閥門泄漏。1960年5月15日，前蘇聯(lián)首次發(fā)射了無人駕駛的衛(wèi)星式飛船1號，飛船姿態(tài)控制系統(tǒng)故障，制動火箭點火后將返回艙推向了更高的軌道，1962年9月5日飛船才返回大氣層并燒毀。返回和上天，一樣充滿風險。返回是載人飛船的事故多發(fā)段，不少航天員在回家途中死去。
飛船控制專家陳祖貴的四個摞起來有30厘米厚大本子上寫滿了計算公式。他要給飛船安上“眼睛”和“大腦”。他習慣了人們這樣和他見面打招呼：“飛船能不能回來？”2001年1月，神舟二號飛船返回的前一圈，突然發(fā)生飛船發(fā)生震蕩，返回姿態(tài)不穩(wěn)，軌道艙泄壓，此時距離飛船的返回只有一個半鐘頭了。指揮大廳的空氣幾乎凝固。陳祖貴拿出可信的數(shù)據(jù)，說明飛船完全在控制之中，可以發(fā)出“回收”命令。果然，一切如常。神舟飛船的落點范圍精確在了正負10公里左右，這相當于打靶發(fā)十環(huán)的水平，而俄羅斯的水平是30多公里。
假如返回座艙發(fā)生泄漏，神州五號的控制面板會發(fā)出壓力報警信號，航天員必須在10分鐘內(nèi)穿好航天服，接通供氣管。航天服可連續(xù)6個小時保證航天員的氧氣供應。在這6小時內(nèi)，飛船可以在10個應急著陸場中選擇著陸。
假如險情十分緊急，飛船可以啟動立即返回功能，設計師保證飛船有2個小時的時間，瞄準第一個來得及著陸的地區(qū)著陸。
假如2臺變軌發(fā)動機發(fā)生放障，另兩臺會立即補上；假如4臺發(fā)動機者停火，另有8臺小發(fā)動機，足以讓飛船完成自動調(diào)姿，順利返回。
假如著陸緩沖發(fā)動機不工作，返回艙底部安裝的Y高度儀會使緩沖發(fā)動機點火，給飛船一個向上抬的力，足以讓航天員安然著陸。萬一發(fā)動機不點火，航天員的座椅下部脹環(huán)式緩沖器，能夠起到“彈簧”的作用。
返回艙里為航天員準備了所有能夠想到的救生物品：遠距離呼救電臺、Cpp定位儀、信號槍、閃光標位器、太陽反光鏡、光煙信號管、海水染色劑，急救藥包、蛇傷自救盒、蚊蟲驅(qū)避劑、食品、飲水、指北針、抗風火柴、防塵太陽鏡、引火物、救生船、漁具、驅(qū)鯊魚劑、抗浸防寒飄浮裝備、救生手冊等、救生手槍、生存刀。飛船落地后其頂端的閃光燈以每分鐘閃動55下的頻率發(fā)出白色的閃亮，可以連續(xù)閃光25小時；假如落在海里飛船上配備的染色劑會把飛船周圍的海域染成綠色熒光區(qū)，便于飛機搜索。
飛船防熱瓦問題
2003年2月1日，美國哥倫比亞號航天飛機返回地面時在空中解體，機上7名宇航員全部遇難。5月14日，事故調(diào)查委員會稱，哥倫比亞號起飛時遭到外力撞擊，結果導致防熱瓦出現(xiàn)裂縫，超高溫氣流乘虛而入，造成飛機解體。2005年7月26日，發(fā)現(xiàn)號航天飛機幾經(jīng)推遲后終于發(fā)射升空，卻不幸又在防熱瓦上出了問題。一塊防熱瓦被撞失效，全世界都為之擔憂，好在發(fā)現(xiàn)及時，宇航員通過太空行走對其進行了修復。
“防熱瓦”一度成為國際航天界使用頻率最高的一個詞匯。飛船系統(tǒng)熱控制分系統(tǒng)主任設計師范含林指出，神舟六號載人飛船返回艙采用一次性燒蝕材料防熱，而航天飛機上的防熱瓦是重復使用，我們不會出現(xiàn)類似故障。飛船防熱層乃至整個飛船都是一次性使用，從這一點上說，飛船的功能雖然不及航天飛機，但可靠性卻遠遠超出航天飛機。神舟飛船以及俄羅斯的聯(lián)盟系列飛船，返回艙返回時也會與大氣產(chǎn)生磨擦，在表面產(chǎn)生數(shù)千攝氏度高溫，這個過程要比航天飛機劇烈。不過，飛船上使用的是成分和工藝都極為復雜的燒蝕材料，通過它的燃燒把熱量帶走。燒蝕材料都留有較大的余量，不會出現(xiàn)燒光的情況。據(jù)了解，這種材料，我國在生產(chǎn)工藝等方面已經(jīng)大大超過了美國，在很多技術指標上也領先于俄羅斯。
細節(jié)：洞開生之門
1967年1用月27日，美國阿波羅4A飛船和土星5號火箭進入了倒計時，突然通話器傳來密封艙員呼救：“著火了！”“快放我們出去！”但等救援人員跑去打開艙門時，飛船里的3名航天雖已全部被燒死。這只是—次地面聯(lián)會模擬飛行試驗，就讓美國損失了3名航天員。阿波羅飛船座艙里氣壓較低，著火后，艙內(nèi)形成負壓，無論里面還是外面在短時間里都無法打開門。
生之大門因為一個小小的細節(jié)而洞開。但是這個門可能有幾百上千種方案和樣式，你必須有能力和智慧選擇出最佳的一種。
這個門如果寬—點航天員逃生可能更為順利，但它可能因為大而密封不嚴從而造成隱患；這個門可能因為密封很好而讓人放心，但它可能因為過于密封而開啟困難。矛盾、蕪雜、紛亂，有時候可能你向左了就不能向右，這時候就必須在針鋒相對中進行趨利避害的選擇。
航天員從返回艙進出軌道艙，是神六區(qū)別于神五的一個重要特點。因此，打開和關好返回艙艙門就成了成功飛行、甚至保障航天員生命的關鍵。神舟六號飛船艙門設計了多道“門檻”，以拒意外于“門”外。
第一道坎———防誤開鎖。門會不會因振動被振開？航天員會不會把關好的艙門誤打開？防誤開鎖解決了這些問題。航天員須把拉手轉(zhuǎn)到一個固定位置，門才能被打開。
第二道坎———多道密封措施。太空中沒有空氣，如果艙門密封性能不好，導致艙內(nèi)氣體泄漏，壓力變異，會危及航天員的生命安全。因此，設計師在艙門上采取了多道密封圈措施，密封性百分百達到要求。
第三道坎———助力點。處于失重狀態(tài)下的航天員能使出的力氣是很有限的，艙門稍微重一點，都可能影響其開關，于是設計人員在艙門附近為航天員設計了助力點。
第四道坎———快速檢漏。設計師研制了快速檢漏設備，可以在關閉艙門10分鐘左右的時間內(nèi)，確認艙門是否關好。
第五道坎———艙門清潔布。設計師們花了三個月時間研制成功一塊“太空抹布”，以防艙門密封面上一個微小多余物———頭發(fā)、皮屑、小纖維影響其密封性能。
世界最大的降落傘
選擇的智慧不是天生的，它來自于反復的實踐。神舟飛船的降落傘是目前世界上正在使用的降落傘中最大的一種。它展開有1200平方米，它的每一個針腳都要求一致、細密，為了保持一致性，有的活必須一個人從頭到底。一個縫紉女工一年只能縫一面?zhèn)恪＝德鋫銓τ诤教靻T的生命是至關重要的。1948年6月11日，美國發(fā)射的—只猴子在回收過程中，由于降落傘無法張開被活活摔死。
大沙漠試驗場上，伊爾76大型運輸機從1萬米的高空把模擬返回艙拋下。主傘先開一個小口，慢慢地全部撐開，此時五彩繽紛的主傘鋪開在藍天上，返回船悠悠然地向下飄落。在落地的一剎那，返回艙上的切割器“咔喳”一聲切斷傘繩吊帶，1200平方米的降落傘如一片彩云隨風而走。如此情景反復實驗了70多次，但科學家們還是不放心，特意配備了2名“大刀手”，一旦傘繩不能自動切斷，大刀手就要沖上前去飛刀斷繩。
如果返回艙落在水里，傘艙正在航天員頭部的上方，水就會涌進傘艙里，使返回艙沉沒。設計師妙思解難，設計出一種特殊的排水功能。傘艙底部被裝了一個氣囊，返回艙落水里氣囊就會自動充氣，膨脹成一個體積為150升的大氣包，不僅能把水擠出傘艙，還能24小時充當浮筏，讓返回艙漂浮起來。一個細節(jié)和一個細節(jié)之間如連環(huán)鎖一樣緊緊相扣，它托起的是航天員的生命。
飛船環(huán)境：承載生命重量
內(nèi)蒙古大沙漠，“神舟”五號空投實驗。飛船返回艙從高空拋下，濺起一股沙塵?？萍既藛T跑過去開艙門，一股刺鼻的白煙竄出來。“像火藥燃燒的味道?！币晃豢萍既藛T回憶。這是一次偶然發(fā)現(xiàn)，但這個發(fā)現(xiàn)是致命的。返回艙艙內(nèi)有害氣體嚴重超標，其主要成分是一氧化碳。飛船必須給人提供一個像地球一樣的生存、生活和工作的小環(huán)境，否則，人在太空是連一分鐘也不能生存的，
飛船艙內(nèi)的空氣必須是新鮮的，這是第一要素。航天員所呼吸的空氣是由飛船自身攜帶有氧氣瓶和氮氣瓶提供的，通過艙內(nèi)安裝的壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不斷地為座艙補充氧氣和氮氣。使艙內(nèi)的大氣成分和壓力始終保持在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，同時，艙內(nèi)的通風凈化設備不停地將航天員呼出的二氧化碳等廢氣進行過濾和凈化。這股意外的臭氣從何而來，為什么神舟一號、神舟二號沒有發(fā)現(xiàn)？后來一分析。發(fā)射無人飛船時，返回艙要在落地一段時間后才開艙。那時味道已散開了，所以問題沒有進入研究的視野。
飛船總指揮袁家軍、總設計師戚發(fā)韌的親自帶領盤查，發(fā)現(xiàn)氣體來自兩處一是火工品工作時間艙內(nèi)泄漏的燃氣，二是從艙內(nèi)非金屬材料排泄出有害氣體。改進是必然的，但這意味著所有的密封結構設計、墊圈選擇和安裝工藝等都要重新來過?！岸隆笔侵匾?，但更重要的是要把有害的氣體排出去。他們在飛船返回艙身上鉆通一個個的小孔，這些小孔的奧秘是，既能把有害氣體排出艙外，又能保證艙外的氣體流不進艙內(nèi)來，保持密封。就這樣的一個問題，攻關小組竟工作了兩年才完全解決。
飛船上有了人，濕度問題隨之而來。人呼吸、排汗每天可產(chǎn)生1公斤多的水汽。這些水汽在飛船的艙壁、儀表表面凝成霧，電氣設備就會短路。因為沒有載過人，所以沒有考慮到人的呼吸和汗氣會造成如此大的影響，原先的設計中，許多電纜接插件沒有防水功能。所有電纜接插件都做了模擬結露結水試驗，以找出會出問題部位。有趣的是科技人員發(fā)現(xiàn)，嬰兒尿不濕的纖維織物對吸水吸濕很有作用，于是類似的材料被聰明的用在飛船上。
一個飛船有20多個“窗口”，它們有舷窗、傘艙、發(fā)動機艙口，每一個窗口都是一種考驗，都可能隱藏著一種危險。這些窗口必須是密閉的，又要是防熱的。舷窗在設計者的手里變成了多層，最外層采用耐高溫的材料，這種外層玻璃只隔熱但不密封，中間多層玻璃之間采用真空密封設計，類似于暖水瓶。
太空臥室：讓機器更加舒適
飛船座艙內(nèi)儀表是黑色的、走電線的內(nèi)壁是鐵灰色，座椅的四周是乳白色的艙內(nèi)的照明燈也是乳白色的，燈管的外面還罩漂亮花紋的燈罩。但是每一樣材料的選用完全不同于家庭裝修，材料的用與不用，都有科學依據(jù)。艙內(nèi)照明舍棄了白熾燈，因為它可以產(chǎn)生熱量，現(xiàn)在用的是冷光源的U形熒光燈，既明亮又不刺眼。燈罩的作用是收集燈管破裂后的碎片，并使亮度二次均勻分布。
航天員在飛船上的坐姿始終是窩著的，身體被緊緊地束縛在太空椅上，手臂能夠到的地方有限，飛船上的儀表臺、控制臺、按鈕的安放都比較矮，航天員不用改變身體的姿式就能碰到。太空椅邊還放置了一根小棒，如果手臂夠不到，就用小棒，就可以控制開關。
航天員因為戴了手套，手指要比一般人粗些，因此飛船上各種按鈕和開關的尺寸都做得比地面上的大，之間的間隙也很大。
何宇、朱光辰、柯倫被稱為“飛船工程師”。何宇坐上宇航椅，立即發(fā)現(xiàn)從這個位置上夠到操作板是不容易的。于是進行了改進。從飛船軌道艙到返回艙，都安有扶手、腳蹬子，便于航天員經(jīng)過時使用。但當飛船工程師們穿上笨重的航天服時，發(fā)現(xiàn)腿打不了彎兒，腳蹬子的距離就顯得太大了，腳蹬子因此多了幾個，不用的時候還可折疊收起，方便了航天員的進出。
飛船報警的時候屏幕上的漢字，字體是仿宋體而沒有用黑體。仿宋字比較柔和，可以緩解感官上的刺激，報警語句最多不會超過9個字，用的是女中音，讓人聽起來會感覺到沉穩(wěn)和踏實。飛船發(fā)射前的幾小時，何宇等人最后一次進入飛船，檢查閥門、按鍵、照明燈、儀表顯示，然后鄭重地在確認單上簽上自己的名字。
長箭之美——10萬人的科技結晶
七大系統(tǒng)構成了中國載人航天工程(參見相關資料表格)，運載火箭系統(tǒng)是其中之一?；鸺c飛船的關系最密切，因為箭、船要對接，像乘客和公交車的關系。
珠聯(lián)壁合的對接要協(xié)調(diào)好三種接口---機械接口、供電系統(tǒng)接口及軟件接口。連接直徑的數(shù)值是多少？卡頭是怎樣的？接點又是什么樣的？……這些是前兩種接口需要解決的問題，對于第三種接口，則需要信息的有效傳遞——比如火箭出了問題，必須由逃逸系統(tǒng)指令飛船盡快脫離險區(qū)。
每個火箭實驗隊員都知道：在七個系統(tǒng)中，火箭是最基礎的部分。一旦這個系統(tǒng)發(fā)生了問題，一切將灰飛煙滅。
很難確切統(tǒng)計，共有多少人參與到‘長二F火箭’的設計和生產(chǎn)中。如果算上生產(chǎn)元件的90多個廠家，恐怕不下10萬人。所以，盡管其中一個人認真工能起到的作用微乎其微，但只要某個人有一點疏忽，就可能給火前乃至七大系統(tǒng)帶來滅頂之災。
當“長二F”豎立在廠房里時，你看不到它的全貌。火箭太龐大了，從基座到頂端，需要坐電梯跨越7個樓層。它長達58.3米，直徑2.25-3.35米，起飛總質(zhì)量為580多噸，身上裝有4萬多只元器件，價值約2億人民幣。它的身體呈明亮的乳白色。這與繪在上面的五星紅旗，構成了一幅完美圖畫。
神舟飛船進行哪些空間試驗研究？
在近幾年陸續(xù)發(fā)射上天的“神舟”飛船里，安裝大大小小幾十件科學實驗設備，這些設備和儀器簡直就是一個設備繁多的“太空實驗室”。這些設備各有各的用途。有進行空間材料科學試驗的多工位空間晶體生長爐；有空間晶體生長觀察裝置；有進行空間生命科學試驗的空間蛋白質(zhì)結晶裝置和空間通用生物培養(yǎng)箱；有進行空間天文觀測的太陽和宇宙天體高能輻射監(jiān)測儀，包括超軟X射線探測器和γ射線探測器；有進行空間環(huán)境探測的大氣成份探測器、大氣密度探測器和固體徑跡探測器；有有效載荷公用系統(tǒng)，還有微重力測量儀等?？茖W家試圖通過這些設備進行材料科學、生命科學、空間天文、環(huán)境監(jiān)測等試驗任務。這些任務由中國科學院為主，全國幾十個科研院所和大學承擔。
神舟飛船結構
“神舟”載人飛船全長8.86米，最大處直徑2.8米，總重量達到7790公斤。從構型上來說，由軌道艙，返回艙和推進艙以及一個附加段組成。采用的是典型的“三艙一段”式結構。整個飛船按照功能還能分為13個不同的分系統(tǒng)。這13個分系統(tǒng)都是用它的功能來命名的，它們是：有效載荷、結構與機構、熱控制、指導導航與控制、推進、電源、數(shù)據(jù)管理、測控與通信、環(huán)境控制與生命保障、乘員、回收與著陸、儀表與照明和應急救生分系統(tǒng)。這些系統(tǒng)分別布置在這“三艙一段”式結構的神舟飛船中，相互分工合作，完成一次太空遨游。下面分別介紹各個艙段的情況：
軌道艙——航天員的“家”
尺寸：長2.8米，直徑2.2米。
軌道艙：也叫工作艙。其外形為兩端帶有錐角的圓柱體，它是航天員的“太空臥室”兼“工作間”。它還兼有航天員生活艙和留軌實驗艙兩種功能，所以也稱留軌艙。軌道艙里面裝有多種試驗設備和實驗儀器，可進行對地觀測，其兩側(cè)裝有可收放的大型太陽能電池帆翼、太陽敏感器和各種天線以及各種對接結構，用來把太陽能轉(zhuǎn)換為飛船的能源、與地面進行通訊等。作為航天員的“太空臥室”，軌道艙的環(huán)境很舒適，艙內(nèi)溫度一般在17至25攝氏度之間。
神舟飛船的軌道艙的外形為圓柱形的。為了使軌道艙在獨自飛行的階段可以獲得電力，軌道艙的兩側(cè)安裝了太陽電池翼，每塊太陽翼除去三角部分面積為2.0×3.4米，軌道艙自由飛行時，可以由它提供0.5千瓦以上的電力。軌道艙尾部有4組小的推進發(fā)動機，每組4個，為飛船提供輔助推力和軌道艙分離后繼續(xù)保持軌道運動的能力；軌道艙一側(cè)靠近返回艙部分有一個圓形的艙門，為航天員進出軌道艙提供了通道，不過，該艙門的最到直徑僅65厘米，只有身體靈巧、受過專門訓練的人才能進出自由。艙門的上面有軌道艙的觀察窗。
軌道艙是飛船進入軌道后航天員工作、生活的場所。艙內(nèi)除備有食物、飲水和大小便收集器等生活裝置外，還有空間應用和科學試驗用的儀器設備。
返回艙返回后，軌道艙相當于一顆對地觀察衛(wèi)星或太空實驗室，它將繼續(xù)留在軌道上工作半年左右。軌道艙留軌利用是中國飛船的一大特色，俄羅斯和美國飛船的軌道艙和返回艙分離后，一般是廢棄不用的。
返回艙——航天員的“駕駛室”
尺寸：長2.00米，直徑2.40米(不包括防熱層)。
返回艙：又稱座艙，它是航天員的“駕駛室”。是航天員往返太空時乘坐的艙段，為密閉結構，前端有艙門。“神舟六號”完成繞地飛行任務后，兩名航天員就是乘坐返回艙回歸地球的。
返回艙高2.2米，相當于一個六平方米的房間，是目前世界上最大的飛船返回艙。為了確保三噸重的返回艙安全返回地面，研制人員還專門為飛船降落減速時設計了一個面積為1200平方米的世界最大的返回著陸傘，使返回艙的降落速度在十幾分鐘的時間里減少20多倍。
神舟飛船的返回艙呈鐘形，有艙門與軌道艙相通。放回艙式飛船的指揮控制中心，內(nèi)設可供3名航天員斜躺的座椅，共航天員起飛、上升和返回階段乘坐。座椅前下方是儀表板、手控操縱手柄和光學瞄準鏡等，顯示飛船上個系統(tǒng)機器設備的狀況。航天員通過這些儀表進行監(jiān)視，并在必要時控制飛船上系統(tǒng)機器設備的工作。軌道艙和返回艙均是密閉的艙段，內(nèi)有環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)，確保艙內(nèi)充滿一個大氣壓力的氧氮混合氣體，并將溫度和濕度調(diào)節(jié)到人體合適的范圍，確保航天員在整個飛行任務過程中的生命安全。
另外，艙內(nèi)還安裝了供著陸用的主、備兩具降落傘。神舟好飛船的返回艙側(cè)壁上開設了兩個圓形窗口，一個用于航天員觀測窗外的情景，另一個共航天員操作光學瞄準鏡觀測地面駕駛飛船。返回艙的底座是金屬架層密封結構，上面安裝了返回艙的儀器設備，該底座重量輕便，且十分堅固，在返回艙返回地面進入大氣層時，保護返回艙不被炙熱的大氣燒毀。
返回艙外壁防熱材料技術是神舟飛船上多項關鍵技術之一，為使航天員能夠在返回艙內(nèi)擁有一個舒適安全的環(huán)境，研制人員經(jīng)過多次的實驗最終選定了一種低密度的燒蝕防熱材料，使得飛船外部即使是在零下100度到零上3000度的時候，艙內(nèi)溫度仍能保持在零上20度左右。”
推進艙
尺寸：長3.05米，直徑2.50米底部直徑2.80米
神舟飛船的推進艙又稱儀器艙，通常安裝推進系統(tǒng)、電源、軌道制動，并為航天員提供氧氣和水。推進艙的兩側(cè)還裝有面積達20多平方米的主太陽能電池帆翼。
它呈圓柱形，內(nèi)部裝載推進系統(tǒng)的發(fā)動機和推進劑，為飛船提供調(diào)整姿態(tài)和軌道以及制動減速所需要的動力，還有電源、環(huán)境控制和通信等系統(tǒng)的部分設備。兩側(cè)各有一對太陽翼，除去三角部分，太陽翼的面積為2.0×7.5米。與前面軌道艙的電池翼加起來，產(chǎn)生的電力將三倍于聯(lián)盟號，平均1.5千瓦以上，差不多相當于家庭小汽車的電源所提供功率。這幾塊電池翼除了所提供的電力較大之外，它還可以繞連接點轉(zhuǎn)動，這樣不管飛船怎樣運動，它始終可以保持最佳方向獲得最大電力，免去了“翹向太陽”所要進行的大量機動，這樣可以在保證太陽電池陣對日定向的同時進行飛船對地的不間斷觀測。
儀器艙的尾部是飛船的推進系統(tǒng)。主推進系統(tǒng)由4個大型主發(fā)動機組成，它們在推進艙的底部正中。在推進艙側(cè)裙內(nèi)四周又分別布置了4對糾正姿態(tài)用的小推進器，說它們小是和主推進器比，與其他輔助推進器比它們可大很多。另外推進艙側(cè)裙外還有輔助用的小型推進器。
附加段
附加段也叫過渡段，是為將來與另一艘飛船或空間站交會對接做準備用的。在載人飛行及交會對接前，他也可以安裝各種儀器用于空間探測。
對于附加段現(xiàn)階段的設備沒有官方介紹，但是一些業(yè)內(nèi)人士進行了大膽的推測，如：其中一個半環(huán)型裝置，據(jù)推測是用來安裝方形的儀器裝置。而三個相互垂直并可伸出的0.4米的探針被推測為可能是導航系統(tǒng)的一部分或?qū)酉到y(tǒng)的一部分。因為美國的阿波羅飛船上曾有類似的裝置用來進行對接。神舟飛船軌道艙前端可能裝有俄羅斯式的對接系統(tǒng)。但這些裝置可能只是一種試驗型，在將來執(zhí)行與太空站對接的任務時肯定會被新型對接系統(tǒng)所替換。
神舟一號——第一艘無人實驗飛船
發(fā)射時間：1999年11月20日6時30分7秒
發(fā)射火箭：新型長征二號F捆綁式火箭，這次發(fā)射，是長征系列運載火箭的第59次飛行，也是最近3年連續(xù)17次獲得成功。
入軌時間：火箭起飛約10分鐘，飛船與火箭分離，進入預定軌道。
返回時間：1999年11月21日3時41分
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)
飛行時間：21小時11分/14圈
神舟二號——第一艘正樣無人航天飛船
發(fā)射時間：2001年1月10日1時0分3秒
發(fā)射火箭：新型長征二號F捆綁式火箭，此次發(fā)射是長征系列運載火箭第65次飛行，連續(xù)第23次獲得成功。
入軌時間：飛船起飛13分鐘后，進入預定軌道
返回時間：2001年1月16日晚上7時22分
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)
飛行時間：6天零18小時/108圈
神舟三號——第二艘正樣無人飛船
發(fā)射時間：2002年3月25日22時15分
發(fā)射火箭：新型長征二號F捆綁式火箭，這次發(fā)射是長征系列運載火箭第66次飛行，連續(xù)24次獲得成功。
入軌時間：火箭點火升空10分鐘后，飛船成功進入預定軌道
返回時間：2002年4月1日
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)
飛行時間：6天零18小時/108圈
神舟四號——第三艘正樣無人飛船
發(fā)射時間：2002年12月30日0時40分
發(fā)射火箭： 新型長征二號F捆綁式火箭，此次是長征系列運載火箭的第69次飛行，連續(xù)第27次獲得成功。
入軌時間：火箭點火升空十幾分鐘后，飛船成功進入預定軌道
返回時間：2003年1月5日19時16分
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：內(nèi)蒙古自治區(qū)中部地區(qū)
飛行時間：6天零18小時/108圈
神舟五號——首次發(fā)射的載人航天飛行器，將航天員楊利偉送入太空。
發(fā)射時間：2003年10月15日9時整
發(fā)射火箭： 新型長征二號F捆綁式火箭，此次是長征系列運載火箭第71次飛行，連續(xù)第29次獲得成功。
入軌時間：9時10分，船箭分離，“神舟”五號載人飛船準確進入預定軌道。
返回時間：2003年10月16日6時28分
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：內(nèi)蒙古中部阿木古朗草原地區(qū)
飛行時間：21小時/14圈
神舟六號——中國第二艘搭載太空人的飛船，將兩名航天員送入太空。
發(fā)射時間：2005年10月12日9時0分0秒
發(fā)射火箭：神箭--長征二號F運載火箭
入軌時間：584秒
返回時間：10月17日凌晨4時32分
發(fā)射地點：酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心
著陸地點：四子王草原秋韻
飛行時間：115小時32分鐘/飛行77圈
執(zhí)行任務宇航員
指揮長：費俊龍
操作手：聶海勝
神舟七號
即將發(fā)射
通過數(shù)字看神舟飛船
7.5公里：火箭入軌點速度為每秒7.5公里，這個速度是音速的22倍。
8米：飛船總長8米多。
8噸：飛船重量為8噸多，占船箭組合體起飛重量的六十二分之一。要把一公斤的東西送入軌道，就得消耗62公斤的火箭材料。
9：飛船軌道艙航天員有效空間約為9立方米，可以較為自如地轉(zhuǎn)身，做各種操作。
13：飛船系統(tǒng)共有13個分系統(tǒng)組成，按照功能分別被命名為有效載荷、結構與機構、熱控制、制導導航與控制、推進、電源、數(shù)據(jù)管理、測控與通信、環(huán)境控制與生命保障、乘員、回收與著陸、儀表照明、應急救生。
21攝氏度：飛船艙內(nèi)溫度始終保持在21攝氏度，上下偏差各為4攝氏度。
60分貝：航天醫(yī)學研究表明，飛船飛行時絕對安靜會對航天員心理產(chǎn)生影響，但也不能太高。神舟飛船太空飛行時艙內(nèi)儀器噪聲約為60分貝，相當于站在沒有汽車行駛的普通商業(yè)街上。
52臺：飛船的三個艙上共有52臺發(fā)動機，其中推進艙有28臺發(fā)動機，返回艙有8臺發(fā)動機，軌道艙有16臺。各艙發(fā)動機都是偶數(shù)，其中都有主機和備份機。
90分鐘：飛船每繞地球一圈需要90分鐘，圓形軌道時每圈飛行距離約為4.2萬多公里，每天飛行距離約68萬公里。
300公斤：飛船共有電纜線300余公斤，總長度約30公里。
343公里：飛船飛行時距地面的距離。
479噸：火箭起飛重量為479噸?；鸺由巷w船重量約44噸，其他的都是液體推進劑。因此，火箭的90%都是液體。
600臺：全船共有設備600余臺。
10萬：飛船共有10余萬個元器件，來自數(shù)千家工廠。
視頻：神舟1號至6號飛船發(fā)射過程回顧
