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神舟号飞船在出厂后，转运到发射场，在发射场进行一系列的系统检查，在确认一切正常后，固定安装在运载火箭前端,飞船的外面有整流罩保护其在发射时不受气动热的损害。此时，飞船处于正装待发状态，在临发射前，航天员进入飞船座舱，并按要求进行飞船状态检查和航天服气密性检查，然后等待发射。在地面指挥人员发出倒计时口令“……5、4、3、 2、1，发射”后，随着一声巨响，运载火箭点火升空，飞船开始了其神奇的太空之旅。具体发射、飞行、返回步骤简述如下：
飞行过程
- 火箭起飞；
- 抛掉逃逸塔；
- 助推器分离；
- 一子级火箭分离，抛整流罩；
- 二子级关机，船箭分离，飞船入轨；
- 展开太阳电池阵；
- 载人轨道飞行1天；
- 返回前飞船第1次调姿；
- 返回舱-推进舱与轨道舱分离；
- 返回舱-推进舱第2次调姿并制动；
- 返回舱与推进舱分离；
- 返回舱进入大气层，进行升力控制；
- 返回舱拉出减速伞；
- 主伞工作；
- 缓冲发动机点火，返回舱软着陆；
- 航天员出返回舱，等待救援。
载人飞船的发射、上升过程与人造卫星的发射、上升过程基本相同。载人飞船置于运载火箭的前端，飞船的最前端装着逃逸救生塔。运载火箭点火后，带着飞船徐徐上升，然后按程序拐弯，火箭逐级点火、熄火、分离。在飞出稠密大气层(离地约80千米高)时，抛弃飞船外面的整流罩；到110千米高度（大气层边缘）的时候，运抛掉逃逸救生塔，以减轻重量。最后，达到预定的速度和高度，火箭末级发动机熄火。运载火箭将飞船运送到入轨点时即实施飞船与火箭分离。至此，运载火箭就完成了其历史使命，飞船将携带航天员独自在太空遨游。
在发射过程中，火箭上的控制系统根据火箭所在位置和速度，不断调整火箭发动机推力的方向，使得火箭按照预定的轨迹飞行。在整个飞行过程中，火箭的速度逐渐增大。火箭的加速度在每一级火箭发动机点火时最小，熄火时最大。加速度对人体的作用，相当于使人的体重增加，叫“超重”，对人体有不利的影响，所以载人航天的运载火箭在飞行程序设计中应保证最大加速度不大于4～5g( g=9.8米/秒２)，也就是使航天员感受到的体重不超过正常体重的3～4倍。
运载火箭末级发动机熄火前瞬间，加速度又一次达到最大，此时航天员感受到超重最厉害。紧接着发动机熄火，航天员由超重突然变为失重，感受到从未有过的轻松。此后，飞船、航天员及飞船内一切物体处于失重状态。
飞船与末级火箭分离后进入轨道运行。航天员通过舱门进入轨道舱执行预先安排的空间应用和科学实验任务，或完成交会对接、航天员出舱等技术试验任务。如果飞船是为空间站运送人员或物资的，则需要与空间站对接，迎接已在空间站上工作的航天员，以便将他们带回地面，或者停靠在空间站对接口上，等待本批航天员在空间站上完成任务后返回。同时，飞船也作为空间站的应急救生船。
入轨后飞船上的控制分系统将对飞船进行姿态控制，使飞船保持预定的飞行姿态，确保飞船上的天线能与地面正常通信、飞船上的相机能对地面照相、航天员能通过窗户观察地球。飞船在大气层外，依据天体力学运动规律飞行，在地球引力的作用下作圆周运动。由于地球本身的自转，使得飞船在地面的投影——星下点轨迹，并非是一个圆圈而类似一条不断移动的正弦形曲线。在飞行过程中，为了消除发射误差以及扰动力的影响，飞船在运行段具有变轨及轨道维持的能力。
在环绕地球轨道上运行的载人航天器，包括飞船、空间站或航天飞机，它们的轨道高度一般200～500 千米。如果再高，飞船将进入或接近地球辐射带，那里的高能粒子辐射能力很强，可能穿透航天器，对航天员造成伤害。轨道高度若低于200千米，则残余大气阻力明显增加，保持轨道需要消耗的推进剂太多。
飞船在轨运行如果一切正常将按原计划正常返回，如果出现异常，则可实施应急返回。正常返回与应急返回过程的主要区别在于飞船返回的时间及返回着陆区域不同。而返回的过程基本相同。
飞船的返回是从飞船脱离原来的飞行轨道，沿一条下降的轨道进入地球大气层，通过与空气摩擦减速，安全降落到地面上的过程。它可分为：制动减速阶段、自由滑行阶段、再入大气层阶段和回收着陆阶段。
飞船返回时首先要调整飞船的姿态，建立起返回制动姿态；然后打开反推发动机，使飞船减速；在经过一段下降的自由飞行后，飞船即再入大气层，在大气的阻力作用下，飞船的速度急速下降而产生很大的过载。与此同时，由于飞船与大气摩擦产生大量的热，为了使得热量不伤害到航天员，飞船外层的烧蚀材料开始熔化，带走大部分热量。从地球上观察，此时的飞船就像是一颗闪亮的流星划过天空，载人飞船控制分系统继续通过对飞船的姿态进行控制来改变大气阻力，以调整飞船飞行的轨迹，确保最后返回到预定区域，飞船下降到一定的高度时打开降落伞，在降落伞的牵引下安全返回地面。具体过程如下：
飞船返回前飞行在距地面数百千米高的圆形轨道上，速度约为8千米/秒。要使飞船返回地面，必须要改变飞船飞行速度的大小和方向，使其脱离原来的飞行轨道，进入下降飞行的轨道。因此返回前首先要调整姿态，将在轨飞行姿态（轨道舱在前、返回舱居中、推进舱在后）调整到制动减速姿态（推进舱在前、轨道舱在后），使返回舱-推进舱与轨道舱分离，然后飞船上（返回舱与推进舱组合体）的制动发动机按照预定的时间工作，使飞船减速脱离原来的轨道。
制动发动机关机后，飞船进入自由滑行阶段。在进入稠密大气层前，将推进舱分离掉，并将返回舱调整到再入姿态。推进舱分离后在大气层中烧毁。返回舱继续下降到约100千米高度时，进入稠密大气层，转入再入飞行段。
再入飞行是返回飞行过程中环境最复杂、最恶劣的一段，因为飞船（返回舱）以很高的速度（约8千米/秒）进入大气层时，与大气产生剧烈摩擦，使返回舱变成了闪光的火球，周围产生的等离子气体层，屏蔽了电磁波，飞船将暂时与地面失去联系，随着速度和高度的进一步下降，到40千米高度时，飞船与地面的联系又恢复了。在再入大气层的过程中，航天员要承受很大的过载，飞船与大气间剧烈的摩擦会使飞船表面的温度升高到几千度。从再入大气层到20千米高度，返回舱采用升力控制方式再入，以降低最大过载和再入热流，并提高返回着陆的精度。
返回的最后一关是着陆。当返回舱降低到约10千米高度时，回收着陆系统开始工作。其主要任务是将再入大气层的返回舱，利用降落伞系统稳定其运动姿态、降低下降速度，并通过着陆缓冲的手段保证航天员软着陆；为返回舱提供闪光和海水染色两种标位手段，并设有防止海水浸入主伞舱的装置。
其工作程序是：10千米高度时先弹出伞舱盖，把引导伞从伞舱拉出并打开，引导伞的牵引力又将减速伞拉出，使返回舱的高度和速度进一步下降；之后，减速伞与返回舱的分离同时拉出主降落伞。主降落伞打开后，返回舱乘主伞缓缓下降。降落伞系统可以使返回舱的飞行速度从开伞前约200米/秒降低到8米/秒左右。在距地面约1米时，点燃着陆缓冲发动机，以不大于3.5米/秒的速度实现软着陆，以保证航天员着陆时的安全。
返回时，航天员回到返回舱。返回舱离开运行轨道时，要严格控制制动减速的大小和方向，使返回舱的再入角(速度与当地水平线所成的俯角)很小，返回路线缓慢地下降，其结果使返回路程拉得很长。以神舟2号飞船为例。2001年1月16日，飞船运行到最后一圈，远在南大西洋上空时，就开始接受远望3号测控船发来的“调姿指令”，建立返回姿态，并及时完成返回制动减速等一系列动作。接着飞船离开运行轨道，再入大气层，直到飞临我国境内的内蒙古中部主返回着陆场上空。从1月16日18小时 33 分钟飞船执行调姿指令，到19 小时 5分钟主着陆场的回收1号雷达捕获目标为止，共经历了32 分钟，行程超过14 000 千米。
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