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2003年10月15日9分50秒，杨利伟乘坐我国自行研制的“神舟”五号载人飞船在酒泉卫星发射中心发射升空后，准确进入预定轨道。这是中国首次进行载人航天飞行。经过21小时23分、60万公里的安全飞行后，他于16日6时23分在内蒙古主着陆场成功着陆返回。
神舟5号与神舟4号基本相似，所不同的是神舟5号的头部是圆柱体，而神舟4号的头部是半球体；神舟5号舱内比较空，为的是尽可能给航天员留出空间，神舟4号里面则装满了实验仪器和物品。
调试中的神舟5
实现载人飞行，确保航天员安全是关键。针对航天员的安全问题，神舟5号总设计师戚发轫院士说，中国有信心保证航天员的安全。他说：“我们在设计飞船时有一个原则，就是飞船的每一个系统要做到‘一次故障，正常飞行；二次故障，安全返回’。换句话说，当一个系统第一次出现故障时，要做到飞船能正常运行，出现第二次故障时，能保证航天员安全返回”。
神舟5号飞船认真汲取前4艘飞船的研制经验，在诸多关键技术方面又进了一步，安全性、可靠性万无一失。比如，轨道舱和返回舱连接处需要多个螺栓来加固，但当2个舱在太空分离时，螺栓需要立即“松绑”，也就是“连要连得可靠，断要断得干脆”。这就是舱段之间的连锁技术。通过前几次上天测试，这项技术将在神舟5号得到升华。此外，像飞船如何进行空中姿态调整，穿过稠密大气层时如何不被烧蚀，如何利用空气作用安全着陆等技术环节，在总结以往经验的基础上都一一得到完善。
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