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神舟三号

神舟三号

神舟三号（简称：神三，英文名：Shenzhou-3）是中国空间技术研究院和上海航天技术研究院联合研制的一艘无人试验飞船，除没有搭载航天员外，其技术状态与载人状态完全一致。飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。与神舟二号飞船相比，主要是增加了逃逸和应急救生功能，使飞船具备待发段和上升段应急救生功能，完善了备份伞子系统，运载火箭具备故障检测和逃逸功能，控制分系统采用了冗余技术。

神舟三号于2002年3月25日在酒泉卫星发射中心发射升空的，经过7天的飞行试验，装载有科学技术实验仪器和设备的返回舱于4月1日返回地面。轨道舱在太空留轨运行180多天，共环绕地球飞行2821圈。飞船自主飞行期间，空间应用系统主要进行了材料科学和生命科学试验，同时穿插进行部分光学遥感在轨测试试验及地球环境探测和空间环境高层大气监测仪器的试验任务。留轨期间，主要进行中分辨率成像光谱仪、卷云探测仪和地球环境探测设备的光学遥感对地探测试验，并进行空间环境高层大气监测试验。飞船上装有的人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人，能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数。

神舟三号发射成功标志着中国载人航天工程取得了新的重要进展，为把中国的航天员送上太空打下了坚定的基础。

历史背景

1986年，邓小平批准实施“863”计划，计划以载人飞船开始起步，最终建成中国的空间站。1992年，中国载人航天工程正式立项，并确定按照“三步走”的战略实施。第一步，发射载人飞船，建成初步配套的试验性载人飞船工程，开展空间应用实验；第二步，突破航天员出舱活动技术、空间飞行器交会对接技术，发射空间实验室，解决有一定规模的、短期有人照料的空间应用问题；第三步，建造空间站，解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。

1999年11月20日，中国自主研制的第一艘试验飞船神舟一号发射成功，经过21小时11分的太空飞行顺利返回地球。中国载人航天工程首次飞行试验取得成功。2001年1月10日，神舟二号飞船无人飞船发射升空，按照预定轨道在太空飞行近7天、环绕地球108圈后返回。这是21世纪全世界第一次航天发射，标志着中国载人航天事业取得了新进展，向实现载人航天飞行迈出了可喜的一步。

主要任务

一是继续考核飞船的在轨技术和返回技术。神舟一号、神舟二号飞船相继发射成功后，通过工程技术人员认真总结经验，对存在的薄弱环节，采取种种技术措施予以解决，研制出性能更好、可靠性更高的神舟三号飞船。神舟三号飞行试验的任务之一就是利用这一经过改进的飞船，继续考核在轨技术和返回技术。神舟三号飞船在7天的在轨运行期间，各分系统工作正常，在轨技术成功地通过了考核。在神舟三号返回过程中，调姿正常，轨道舱和推进舱顺利分离，返回舱的升力控制和防热达到预期效果，开伞和着陆正常，着陆点精度满足设计要求，实现了正常运行、圆满回收的要求。

二是考验环控、生保和航天员系统。在神舟三号飞船的轨道舱和返回舱里装有拟人载荷系统，可以模拟航天员在太空生活中的呼吸心跳、话音、耗氧、产生热量等多种重要生理参数和生理效应，并随时受到飞船上有关系系统和地面指挥控制中心的监控。这方面试验取得的成功，为航天员上天后顺利实施环境控制和生命保障、航天员地面之间的通话、航天员的医学监督和医学保障奠定了基础。

三是考验逃逸救生系统。神舟飞船在发射台上的待发射段和发射段，一旦遇到危及航天员生命安全的严重故障时，该系统用来使航天员脱离危险，并使航天员乘返回舱安全降落在地面。当需要逃逸时，逃逸发动机点火，将飞船送往安全位置。飞船救生系统在接到火箭发出的逃逸命令后，进行一系列的逃逸救生准备工作，然后返回舱按预定的时间，完成一系列应急返回控制和开伞、着陆的动作，使航天员乘返回舱安全返回地面。

系统组成

飞船系统

飞船设计

神舟三号飞船由轨道舱、返回舱、推进舱和附加段组成。轨道舱位于飞船的上部，是供有效载荷试验及在轨运行时航天员工作、休息的场所，舱外有一对由4块太阳帆板组成的太阳电池阵。返回舱位于中间，是航天员的座舱，外层为烧蚀式防热结构。推进舱最大直径2.8米，内装有飞船的推进系统和电源设备等，舱外装有一对由8块太阳帆板组成的主太阳电池阵。在轨运行阶段，主太阳电池阵绕飞船转动，使太阳电池阵始终对准太阳，从而产生电能供飞船在轨运行。在返回舱返回地面后，轨道舱继续留在轨道上运行进行科学实验。

搭载物品

神舟三号飞船装载10项44台有效载荷设备，其中返回舱13件，轨道舱11件，附加段20件，包括：卷云探测仪、中分辨率成像光谱仪、地球辐射收支仪、太阳紫外线光谱监视仪器、太阳常数监测器、大气密度探测器、大气成分探测器、飞船轨道舱窗口组件、细胞生物反应器、多任务位空间晶体生长炉、空间蛋白质结晶装置、固体径迹探测器、微重力测量仪、有效载荷公用设备等。

除此之外，神舟三号飞船还搭载有处于休眠状态的乌鸡蛋；杨梅、冷被石竹草、苜蓿草、食用葛等植物种子；由30多名书法家和10多位航天专家签名的“腾飞中华龙”巨幅国画；一批由未来航天员签名的邮品和纪念品；国家邮政局搭载的“申奥成功”邮票三连版张及“神舟”飞船邮票大小版张等集邮品；“神舟”三号研制人员集体签名的横幅等。

技术变化

与神舟二号飞船相比，神舟三号主要是增加了逃逸和应急救生功能。飞船具备待发段和上升段应急救生功能，完善了备份伞子系统；运载火箭具备了故障检测和逃逸功能，控制分系统采用了冗余技术。

这次发射，首次进行了逃逸系统试验。它是为载人飞行时，在火箭发射和升空时万一出现意外故障的紧急情况下，由运载火箭的逃逸系统将飞船带离危险区，确保航天员安全的应急救生系统。在载人航天发射场和飞船上，也都有航天员应急救生系统。它体现了载人航天的飞行方案，以人的安全性为基点的设计思想。

航天员系统

神舟三号飞船虽然没有载人，但在飞船中安装了形体假人及人体代谢模拟装置、医监设备和舱内辐射环境监测设备等，并进行了相应试验。飞船上装有的人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备以及形体假人，能够定量模拟航天员在太空中的重要生理活动参数。

在为期7天的神舟三号飞船飞行试验中，人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备和形体假人，所提供的生理信号和代谢指标正常，验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统能够满足载人的医学要求。

运载火箭系统

神舟三号飞船由长征二号系列运载火箭F捆绑式火箭发射，这次发射是长征系列运载火箭第66次飞行。长征二号F运载火箭是在长征二号捆绑式运载火箭的基础上，按照发射载人飞船的要求，以提高可靠性确保安全性为目标研制的运载火箭。火箭由四个液体助推器、芯一级火箭、芯二级火箭、整流罩和逃逸塔组成。火箭全长58.3米，有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统组成，为兼顾卫星的发射，保留了有效载荷调姿定向系统的接口和安装位置。故障检测处理系统和逃逸系统是为确保航天员的安全而增加的，其作用是在飞船入轨前，监测运载火箭状态，若发生重大故障，使载有航天员的飞船安全地脱离危险区。

飞船应用系统

神舟三号飞船自主飞行期间，空间应用系统主要进行材料科学和生命科学试验，同时穿插进行部分光学遥感在轨测试试验及地球环境探测和空间环境高层大气监测仪器的试验任务。留轨期间主要进行中分辨率成像光谱仪、卷云探测仪和地球环境探测设备的光学遥感对地探测试验，并进行空间环境高层大气监测试验。

中分辨率成像光谱仪试验

在神舟三号飞船上安装的中分辨率成象光谱仪是当时中国最新研制的空间遥感器，采用双面摆镜扫描、双光学系统、棱镜分束直接耦合、光栅分光、红外焦平面集成组件、斯特林制冷的技术方案，和国际上相同设备比，具有质量、体积、功耗小等自身特点和先进性。中分辨率成像光谱仪在轨试验的目的是考核先进的成像光谱技术、红外焦平面技术和机械制冷等关键技术，对仪器的性能进行检验，为今后研制长寿命空间仪器积累经验。同时进行初步应用。这台仪器是继美国1999年发射的MODIS-N90（EOS卫星）之后第二台进入空间的中分辨率成像光谱仪。

地球环境监测试验

在神舟三号飞船上安装了地球辐射收支仪、太阳紫外光谱监视器、太阳常数监测器三套探测设备，主要科学目标是通过定量监测太阳常数与太阳紫外光谱绝对辐照度，定量监测地球对太阳短波辐射的反辐射和地气系统自身的长波热辐射以及定量监测大气臭氧总浓度分布及其垂直结构变化等，进行全球环境变化的监测，开展地球系统科学研究。通过地面模拟和数据分析，对探测结果进行初步评估，争取使中国相应的探测手段达到与国际同类探测绝对精度可比对的水平，为有关研究工作进入世界先进行列提供机会。

空间材料科学实验

在神舟三号飞船上，研究人员进行了多种材料的空间晶体生长和制备以及工艺方法的探索研究。如用于制造微波器件、微波集成电路和超高速集成电路关键电子材料的锑化镓晶体；用于制造红外探测器基底材料的碲锌镉晶体；用于光信息存储功能材料的氧化物激光晶体硅酸铋，以及其它在航空、航天领域具有重要应用前景的新型合金材料。对于这些空间材料的研究，有助于加深对材料制备过程物理本质的认识，指导和改进地面材料的制备工艺，具有潜在的重大经济效益。

空间生命科学

在神舟三号飞船上进行的空间生命科学研究，包括蛋白质和其他大分子的空间晶体生长实验以及生物细胞培养实验。

利用空间蛋白质结晶装置，进行蛋白质和其他生物大分子的空间晶体生长实验。神舟三号飞船上装载有中国自行研制的第二代空间蛋白质结晶装置，具有两种不同的蛋白质结晶方法和双温控特点，所选用的16种蛋白质大部分是利用中国现有的生物资源制备得到的。经过飞行实验，研究人员在空间微重力环境中获得了结构完整的蛋白质晶体样品，这将有利于研究蛋白质结构与其特殊功能信息的关系。这些研究成果对于获取以至生产高纯、高效的生物制品和进行生物药品研制具有重要意义。

利用细胞生物反应器，在微重力条件下，进行生物细胞培养实验。在生物细胞培养实验方面，研究人员对具有制药前景的动植物细胞的空间培养方法，以及微重力对细胞生长增殖代谢合成和分泌生物活性物质等方面进行了研究。用于本次实验的4个细胞样品中有两个样品可产生抗天花粉蛋白抗体和抗衣原体类性病的抗体。

测控通信系统

神舟三号飞船在轨运行期间，在北京航天飞行控制中心的统一计划和调度下，由西安卫星测控中心有关测控站和四艘“远望号”远洋航天测量船，对神舟三号飞船进行持续跟踪、测量与控制。

北京航天指挥控制中心主要担负着试验飞船遥测数据接收、处理和显示，遥控指令和数据注入实施、轨道计算和确定，飞船返回控制监视和搜救指挥以及留轨舱的长期管理等任务。

远望号测量船船队担负着神舟三号飞船的入轨段、运行段和返回段的海上测控任务，要完成大量数据指令的发送工作。在对飞船实施测控的过程中，远望一号测量船、二号、四号和三号远洋航天测量船同时分布在太平洋、印度洋和大西洋的指定海域，除远望一号，其它三艘测量船的任务海域都在纬度相对较高的南半球。那里的海况在南半球的春夏季节要好一些，秋冬季节则极为恶劣，尤其是在冬季，不要说在海上执行航天测控任务，就是正常航行都难保安全。为此，“神舟飞船”号飞船的发射要尽量避免安排在南半球的冬季。

发射场系统

酒泉卫星发射中心在此次飞行前，对载人航天发射场进行了相应的技术改造，提高了飞船发射的安全性、可靠性和适应性。

在神舟三号飞船发射中，酒泉卫星发射中心首次将航天发射场推进剂废气处理系统投入使用，实现了飞船干干净净升空。这套系统将火箭推进剂加注时产生的废气输送到净化装置中，与燃烧剂进行混合燃烧，使有毒废气得到净化。经国家环保部门对净化后的推进剂废气进行鉴定，有害成分含量均小于国家规定的排放标准，对大气环境不造成污染。酒泉卫星发射中心研制的这套推进剂废气处理系统，工艺及技术具有创新性和先进性，达到了国际先进水平，并且比引进国外的技术和设备节约经费数千万元。

着陆场系统

神舟三号着陆场位于内蒙古自治区中部地区，由4架直升机和数十辆新型测控设备车和搜索车负责对飞船返回舱进行空中和地面搜救工作。

任务经过

2002年3月25日22时15分，神舟三号飞船在酒泉卫星发射中心使用长征二号系列运载火箭F运载火箭发射升空。

2002年3月29日，在北京航天指挥控制中心的统一指挥调度下，神舟三号飞船首次启动船载小动量发动机，进行高精度的轨道维持，为今后顺利实施返回计划创造有利条件。

2002年4月1日16时3分，当神舟三号飞船环绕地球飞行第107圈到达南大西洋上空时，远望3号测量船船向其发出了返回指令。飞船接受指令后，即由飞行姿态调整为返回姿态，返回舱与轨道舱分离，随即制动发动机点火，推动返回舱穿越大气层。

2002年4月1日16时51分，神舟三号飞船准确降落在内蒙古自治区中部地区，中国载人航天第三次飞行试验获得圆满成功。

科学成果

在神舟三号飞船上进行的空间生命科学研究，包括蛋白质和其他大分子的空间晶体生长实验及生物细胞培养实验。研究人员在空间微重力环境中获得了结构完整的蛋白质晶体样品，有利于研究蛋白质结构与其特殊功能信息的关系。这些研究成果对于获取以至生产高纯、高效的生物制品和进行生物药品设计具有重要意义。生物细胞培养实验方面，用于本次实验的四个细胞样品中有两个样品可产生抗天花粉蛋白抗体和抗衣原体类性病的抗体。

媒体评价

神舟三号飞船的成功发射和返回，表明中国载人航天工程技术日臻成熟，为最终实现载人飞行打下了坚实基础；同时也表明中国利用飞船开展空间科学研究和空间资源开发进入了新的发展阶段，对促进中国科学技术发展和国民经济建设有着重要的意义。——新华网

神舟三号无人飞船在轨飞行期间，各分系统和有效载荷性能稳定，运行良好，取得了大量宝贵的飞行试验和科学实验数据，圆满完成了预定试验任务。其中，飞船拟人载荷提供的生理信号和代谢指标正常，验证了与载人航天直接相关的座舱内环境控制和生命保障系统，完全满足载人的医学要求。——中国新闻社

神舟三号成功发射，意味着中国在载人航天工程方面又向前跨了一步。——美国有线广播网

参考资料

Shenzhou-3 Spacecraft Launches Successfully on Mar 25, 2002.State-owned Assets Supervision and Administration Commission of the State Council.2023-04-03

神舟三号飞船概述.中国载人航天工程.2023-03-05

我国成功发射“神舟三号”“神舟四号”无人飞船.央视网.2023-04-19

神舟三号飞船.国家发展门户网.2023-04-04

神舟三号飞船发射成功并进入预定轨道.中国载人航天工程.2023-03-05

2002年3月25日神舟三号飞船发射成功并进入预定轨道.国际科技创新中心.2023-04-04

神舟三号.中国载人航天工程.2023-03-29

载人航天扬国威——访中国载人航天工程总设计师周建平.中国共产党新闻网.2023-03-18

探寻中国空间站建造之路 “太空家园”即将三舱合一.中华人民共和国国防部.2023-03-18

新闻背景:中国“神舟”飞船无人飞行试验历程.新浪新闻.2023-03-28

神舟三号上的科学实验.央视网.2023-04-05

神舟三号飞船概述.中国科学院.2023-03-21

搭载“神舟”三号的“乘客”揭开神秘面纱.中国台湾网.2023-03-30