飞行试验
    “千钧一发重霄汉，神舟安返世界殊”。当“神舟”－５号载人飞行成功之际，神州大地欢呼鼓舞，国人为之振奋，世界为之侧目。当我们此时在享受成功的欢庆和喜悦的时候，再回首“神舟”系列上天揽月的历程，依然会留给我们无尽的思索……

    众所周知，载人航天试验工程的最终目的就是将人类送入太空，使人类能够如常地迈入地球以外的其他星球，让我们像探亲访友般地探访宇宙中我们的睦邻，使星球间的认识更加具体，使星际间的交流更加和谐。因此，中国载人航天工程在积铢累寸若干年后，终于进入了无人飞行试验阶段，圆梦的帷幕也即将拉启。载人飞船在完成初样阶段的研制中，需进行大量的飞船地面试验，如舱段分离试验，太阳电池阵展开试验，返回舱与逃逸飞行器的分离试验，全船振动试验，全船热真空试验，全船电性能测试，返回舱海上漂浮试验，返回舱着陆冲击试验等。通过这些试验，达到初步考核飞船的主要功能及飞船的可靠性和安全性。但是，地面试验毕竟不能完全模拟真实的航天飞行环境，特别是力学、热学、电学等方面的综合环境。因此，为了保障航天员的安全，在载人飞行前还要进行一系列的无人飞行试验，包括逃逸救生飞行试验和无人飞船的飞行试验，同时无人飞船的飞行试验，也是考核运载火箭可靠性的一个重要环节。因此，就各国载人飞船发展的历史来看，这些试验是非常必要的。通过试验中所暴露出的飞船和运载火箭的一些实际问题，及时解决并加以改进，对保障和提高载人航天的可靠性和安全性起着至关重要的作用。

    20世纪60年代，美国和苏联在第一次载人轨道飞行前都进行过动物载人轨道飞行试验。美国选用的动物是猩猩，苏联选用的动物是狗。

    中国的“神舟”号飞船在进行四次无人飞船轨道飞行试验后，将直接进行载人的轨道飞行试验。为什么中国“神舟”号飞船不进行动物轨道飞行试验呢，主要有以下两个原因：

    四十年来载人航天与航天医学迅速发展，表明人类完全可以适应几个月的空间失重环境。在20世纪50年代末，由于人类尚没有进入空间的先例，人类长期在失重条件下能够生存多少时间还是个未知数。在失重飞机上进行失重训练，最多可以维持几十秒钟的时间，而在轨道飞行情况下，即使仅绕地球飞行1圈就返回地面，航天员也要承受约90分钟的失重环境，然后在返回中再承受最大值为8g～10g的再入过载。在这些条件下人是否能承受，确实当时是不清楚的。因此，当时为了稳妥起见必须先作动物飞行试验，然后再送人上天，进行轨道飞行。而在四十年后的今天，已有几百名航天员先后进行了空间飞行，包括亚洲的黄种人在内，有多名航天员在“和平”号空间站上工作六个月后才返回地面。甚至俄罗斯航天员、物理学家瓦列里·波利亚科夫1994年1月到1995年3月在“和平”号空间站上创造了一次连续飞行438天的纪录，当时他52岁。因此，载人航天史表明：经过严格选拔和训练的中国航天员完全能够适应“神舟”号飞船最长不超过九天的飞行。因此，中国不需要进行动物试验就可以直接进行航天员轨道飞行。

    中国“神舟”号飞船具有适合航天员工作的良好环境，“神舟”号飞船载人舱（返回舱和轨道舱）的舱内为一个大气压的氧氮混合气体，与地面空气压力和成分一样。载人舱内的气温在轨道运行阶段为17℃～25℃，返回过程返回舱内的温度不大于40℃，满足航天员的生活条件的要求。在返回过程中，当飞船返回舱进入大气层后，再入过载逐渐增加，但由于采用了升力控制技术，使最大过载不超过4g。在降落伞开伞过程中，由于减速伞和主伞都采用了两级开伞技术，从而使开伞过载大大降低，在着陆过程中由于采用了着陆反推发动机的着陆反推技术，从而将着陆速度降低至3.5m/s以下，同时有座椅缓冲机构作为着陆缓冲的备份，因此，使着陆时对航天员的冲击降到了航天员完全可承受的范围之内。

    飞船舱内人工环境是靠飞船的环境控制与生命保障分系统与热控分系统来保障的，证明舱内人工环境是否满足要求不能靠动物试验。因为动物的重量比较小，代谢率比较低，与人的差别很大。例如一条狗的耗氧量约只相当于一个人耗氧量的七分之一，大猩猩耗氧量约为人的三分之一。在“神舟”-3号飞船上安装了由“模拟人”、人体代谢模拟装置与拟人生理信号设备共同组成了飞船拟人载荷系统。在“神舟”-3号飞船上经过六天十八小时的太空旅行，这位“航天员”（模拟人）呼吸、心跳、耗氧等多种太空生活的重要生理参数和代谢指标正常，验证了“神舟”号飞船内环境控制与生命保障分系统完全满足载人的医学要求。在“神舟”-4号上，“航天员”（模拟人）“肌肉”的弹性和“骨骼”的硬度和正常人无异，只不过它的肚子里安装的是试验设备。通过这些试验设备和安装在“航天员”（模拟人）身上的传感器可以测量出着陆时作用在“航天员 ”身上的冲击力，在正常情况下，着陆冲击力满足载人的医学要求。以上模拟人各种项目和各种数据参数的试验成功，标志着中国在航天载人飞行技术领域进入了先进行列，也为中国人将首次登陆太空、亲历太空提供了强有力的科学保障。

    综上所述，中国在进行若干艘不载人而载有拟人装置的飞船的轨道飞行试验后，已积累了一整套科学的、行之有效的准载人航天飞行技术参数和技术成果并得以科学论证。因此选择不进行动物试验，就直接进行载人的飞船的轨道飞行，更科学、更合理。

    为了考核飞船返回技术的可靠性和飞船工程各分系统的协调性，决定于1999年底发射中国第一艘载人试验飞船——“神舟”-1号。

“神舟”-1号是一艘简化型飞船。“神舟”-1号试验飞船的重点考核项目如下：

①制导导航与控制系统。考核飞船按预定程序工作，按正确姿态飞行，实现升力式再入控制；

②返回制动技术。考核飞船推进系统工作正常工作，为安全返回提供动力；

③分离解锁技术。飞船发射阶段要保证几个舱段连接可靠，返回时，按程序发出分离指令后，应准时可靠分离；
④返回着陆技术；

⑤再防热技术。在返回舱再入过程中表面气流达几千度高温下，能保证舱内温度适合航天员生活。

    1999年7月，经过严格地进行了总装和测试的试验飞船——“神舟”-1号飞船，运往酒泉载人飞船发射场，执行发射任务。经过飞船与发射场、运载火箭进行第二次发射场合练及飞船电性能测试后，1999年11月15日试验飞船和火箭垂直转运到脐带塔，进行飞船功能检查和船箭匹配检查。在飞船发射区进入发射准备期间，飞船飞控人员已按时进入北京航天指挥中心，进行飞船飞行控制工作的最后演练。等待飞船返回的回收人员早已到达到内蒙古飞船着陆区，完成了回收前的准备工作。执行试验飞船测控任务的各陆基站完成了测控的准备工作，四艘远望号航天测量船到达了三大洋的预定海域，并完成飞船的测控准备工作。

    1999年11月19日20时30分，发射场进入发射前8小时的倒计时程序，飞船及运载火箭以及所有参试系统，都在按倒计时程序向“零”秒迈进。

    11月20日6时30分，指挥员“点火”口令一下达，随着雷鸣般的巨响，载着中国第一艘试验飞船的新型长征二号捆绑式火箭离开发射台，并越来越快地飞向天空。火箭按程序转弯，经过抛掉逃逸塔、火箭助推器分离、一级分离、抛掉整流罩、二级发动机关机、游动发动机关机等预定程序，运载火箭按预定时间实施船箭分离，飞船入轨。

    飞船入轨后，飞船消除初始姿态偏差，建立轨道运行姿态，展开推进舱上的一对太阳电池阵并对太阳定向，入轨后启动飞船上的有效载荷进行有关空间科学试验。由北京航天指挥控制中心、若干地面测控站和四艘远望号航天测量船组成陆海基测控通信网对飞船进行跟踪测量，并向飞船注入返回程序和轨道数据。

     飞船第一次调整返回姿态为偏航90°，然后轨道舱与飞船分离。

    飞船第二次调整返回姿态为将飞船调整为制动发动机点火姿态，然后制动发动机点火，工作几十秒后，制动发动机关机，约下降到140km高度时，推进舱与返回舱分离，返回舱建立再入姿态。

    当飞船下降到距地面100km高度以下时返回舱再入大气层，舱内的制导导航与控制分系统对返回舱实施返回再入升力控制，控制返回舱再入大气层过程中的过载峰值不大于4g，同时控制返回舱的着陆点；飞船返回舱的防热结构经受了几千度高温空气的加热，保证了返回舱不被烧坏，并有效地控制了舱内的温度。

    飞船下降到10km左右高度时，返回舱启动并完成抛伞舱盖和一系列开伞动作，下降到距地面1m时，着陆缓冲发动机点火工作，然后熄火，返回舱着陆。

    试验飞船围绕地球运行14圈后，返回舱于1999年11月21日3时41分，在内蒙古预定回收着陆区准确着陆，我国载人航天工程第一次飞行试验取得圆满成功。

    试验飞船的飞行试验成功是中国载人航天器技术的一次新的突破，表明了“神舟”号飞船总体方案的正确性，特别是飞船返回方案的正确性。参加试验的飞船有关系统工作正常、协调匹配。它为载人飞船的研制积累了宝贵的经验和飞行试验数据。为中国早日实现载人航天跨进了关键性的一大步。

    1999年11月12日江泽民总书记再次来到北京空间研制试验中心，详细地察看了回收回来的“神舟”号试验飞船返回舱，并激动地向参与研制、发射试验飞船的全体人员表示衷心的祝贺和致以崇高的敬意。

    “神舟”号试验飞船飞行试验成功后，飞船总体及有关分系统多项成果获2000年国防科学技术奖。

    “神舟”号试验飞船上的有效载荷取得了丰硕的试验成果。例如科技人员将天曲母菌放入飞船的返回舱，该天曲母菌在太空遨游14圈后重新返回地面，实现了他汀和硒有效复合这一地面无法解决的难题。