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神舟四號（簡稱：神四，英文名：Shenzhou-4）是中國第四艘無人飛船，也是中國載人航天工程第三艘正樣無人飛船。飛船總長約7.4米，最大直徑2.8米，總質量7794公斤，由推進艙、返回艙、軌道艙和附加段組成。

神舟四號飛船于北京時間2002年12月30日0時40分在酒泉衛星發射中心發射升空，在太空飛行了6天零18小時，環繞地球108圈后，其返回艙于北京時間2003年1月5日19時16分順利降落在內蒙古自治區中部地區的著陸場。飛船共搭載有52件科研設備，自主飛行期間主要進行微重力流體物理科學和生物技術研究實驗，同時穿插進行微波遙感對地探測和空間環境監測；留軌期間主要進行微波遙感對地探測和空間環境監測、新技術試驗。

神舟四號試驗是中國首次載人飛行前的最后一次無人飛行試驗，全面考核了載人飛行的技術狀態。

歷史背景

1986年，鄧小平批準實施“863”計劃，計劃以載人飛船開始起步，最終建成中國的空間站。1992年，中國載人航天工程正式立項，并確定按照“三步走”的戰略實施。第一步，發射載人飛船，建成初步配套的試驗性載人飛船工程，開展空間應用實驗；第二步，突破航天員出艙活動技術、空間飛行器交會對接技術，發射空間實驗室，解決有一定規模的、短期有人照料的空間應用問題；第三步，建造空間站，解決有較大規模的、長期有人照料的空間應用問題。

1999年11月20日，中國自主研制的第一艘試驗飛船神舟一號發射成功，經過21小時11分的太空飛行順利返回地球。中國載人航天工程首次飛行試驗取得成功。2001年1月10日，神舟二號飛船無人飛船發射升空，按照預定軌道在太空飛行近7天、環繞地球108圈后返回。這是21世紀全世界第一次航天發射，標志著中國載人航天事業取得了新進展，向實現載人航天飛行邁出了可喜的一步。2002年3月25日，神舟三號無人飛船成功發射并于4月1日順利返回。這是中國發射的第一艘完全處于載人狀態的正樣無人飛船，表明中國航天已掌握了天地往返技術，并突破了一系列關鍵技術。

技術特點

結構組成

神舟四號飛船總長約7.4米，最大直徑2.8米，總質量7794公斤。飛船由推進艙、返回艙、軌道艙和附加段組成，其中軌道艙和返回艙均為密封結構，航天員活動的地方；飛船在太空自主飛行試驗結束后，軌道艙留軌繼續運行，返回艙則按預定軌道返回地面。在推進艙和軌道艙的II、IV象限各安裝一個太陽電池翼，推進艙的兩個太陽電池翼總面積24.48平方米，展開后的翼展寬度約17米。軌道艙的兩個太陽電池翼總面積12.24平方米，展開后的翼展寬度約10.4米。

攜帶物品

神舟四號飛船共搭載有52件科研設備，用于開展微波遙感對地探測、空間環境綜合監測、微重力流體物理實驗和生物技術研究實驗四大科學研究。這些科研設備除大氣成分探測器等19件設備已經參加過此前的飛行試驗外，其他的空間細胞電融合儀等33件科研設備都是首次升空。同時，神舟四號還搭載有農作物、植物種子、個性化郵票、航天員簽名的搭載紀念封等。

保障系統

神舟四號進一步完善了飛船應急救生系統。當飛船未進入預定軌道，如果運載火箭出現故障時，為避免運載火箭因燃料未燃完，可能撞擊飛船造成災難，將由飛船發動機自動點火，拉開與運載火箭末級的距離，加速逃逸。當飛船入軌后發生故障時，飛船上備有應急返回裝置，可由航天員啟動，不需要地面支持，在6小時內返回到應急著陸區。當飛船自動控制程序失靈，儀表顯示故障，航天員可通過手控返回地面，這一系統是完全獨立的，包括手控陀螺組合體及陀螺線路、推動手控驅動器等，可以與自動控制系統互為備份。為防止誤操作，關鍵指令的發出都必須經過多步完成，并能迅速顯示飛船執行命令的情況。

任務經過

發射升空

2002年12月30日零時40分，神舟四號飛船從酒泉衛星發射中心發射升空后。

在軌活動

2002年12月31日，當飛船繞地球飛行到第30圈時，北京航天指揮控制中心對飛船注入了軌道維持數據，順利完成對飛船的第一次軌道維持控制。飛船在太空成功地實施了太陽能帆板展開、軌道機動、姿態確定等數百個動作，成功實施變軌。2003年1月1日零時9分，神舟四號飛船通過天地語音通訊系統向全國人民賀新年。1月2日，神舟四號飛船在北京航天指揮控制中心的控制下完成了第二次軌道維持。1月3日，北京航天指揮控制中心先后成功地實施了7次數據注入，并開展了天地話音和數字電視試驗，飛船運行狀態良好，空間科學實驗進展順利。1月4日，當飛船繞地球飛行至第92圈時，北京航天指揮控制中心對飛船組織實施了第三次軌道維持控制，從監控顯示的數據表明，所有數據指令均發送成功，飛船接收執行正確，為飛船正常飛行和按計劃返回提供了有力保證。

返回著陸

2003年1月5日18時27分，神舟四號飛船飛臨南大西洋海域上空，北京航天指揮控制中心對飛船發出返回指令。18時28分，神舟四號飛船軌道艙與返回艙順利分離，軌道艙仍留在太空，將完成后續科學實驗。18時29分，神舟四號飛船制動發動機點火成功，開始從太空向地球表面返回。19時16分，神舟四號返回艙在內蒙古自治區中部主著陸場成功著陸，中國載人航天工程第四次飛行試驗獲得圓滿成功。

科學成果

微波遙感對地探測

在神舟四號飛船上安裝有中國第一臺實驗性的微波遙感系統。它不受天氣情況限制，可以全天時、全天候工作，而且對土壤和植被具有一定的穿透能力。該系統由微波輻射計、雷達高度計和雷達散射計三種微波遙感器組成。

微波輻射計主要用于探測土壤溫度、降水、大氣水汽含量、積雪、土壤成分、海面溫度；還可以得到植被生長情況，對農作物進行估產。雷達高度計可以獲得海浪的有效波高、海洋環流等海洋動力學參數，這種測量方法是當時能對全球范圍的海水、海冰表面進行全天候、連續、實時高精度測量的惟一手段，對全球軍事、自然災害研究有十分重大意義。雷達散射計可以測量海面風速與風向，從而測到海面風場，可應用于海洋動力研究、海況預測及災害監測等許多方面。

空間環境預報和監測

空間環境及其變化是關系載人航天器和航天員安全的重大課題，神舟四號飛船飛行試驗中，中國首次進行了綜合性空間環境預報和監測，除繼續實施二號、三號飛船已經進行的高層大氣探測外，還進一步配置了對航天員安全至關重要的高能輻射、低能輻射探測器，可實時監測飛船軌道空間的各種環境參數，為航天員的安全防護提供了重要依據。

從神舟四號傳回的高能帶電粒子空間分布示意圖上看，在南大西洋地區，電子的強度最高達到每秒每平方厘米兩萬多個，但從電子能量來看，不能進入射入到飛船艙內，對艙內的航天員來講是比較安全的。但是對出艙活動的航天員來講卻存在一定的威脅。此外，神舟四號飛船還首次在太空上進行了多膜態微波遙感探測，獲得了大量的海洋、大氣等相關數據。

生物技術研究實驗

神舟四號在生物技術研究實驗方面進行了空間細胞電融合實驗、生物大分子和細胞的空間分離純化實驗。在神舟四號裝載的中國自行設計研制的電融合儀器內，同時進行了動物細胞和植物細胞兩項電融合實驗。這兩項實驗旨在獲取存活的雜種細胞技術上取得突破，為人類利用微重力資源進行空間制藥探索新方法。

植物細胞空間電融合實驗

在神舟四號進行的植物細胞空間電融合實驗采用的是煙草（黃花品種）的葉肉細胞與煙草（革新一號）的葉肉細胞。之所以挑選這兩種植物苗，是由于它們本身的細胞特征明顯，并已經進行了大量深入的研究。科學家把它們同時放在一種實驗液體中，通過電融合方法，即高壓脈沖方法對它們誘導，使兩者產生新的細胞，即雜種細胞。細胞核染色的結果顯示，空間飛行樣品中雙核細胞的比率為18.8%，多核細胞的比率為2.1%，分別比地面對照樣品（1.65%和0.34%）增加10.4和5.2倍。細胞活力為53.1%，地面對照細胞的活力為38.0%，相對提高了39.7%。同時，微重力環境中融合細胞的代謝活動也發生了顯著的改變。此次實驗的成功表明空間微重力環境是改善細胞電融合技術的重要途徑。

動物細胞空間電融合實驗

在神舟四號進行的動物細胞電融合實驗采用的小白鼠淋巴細胞和骨髓瘤細胞。采用這種方法的原理是因為淋巴細胞可以產生抗體但不能繁殖，而骨髓瘤細胞在體外可以無限繁殖，利用它們的各自優勢進行細胞融合，將可以得到能夠在體外產生單克隆抗體的雜交體，用以產生單克隆抗體。在地面，這兩種細胞的地面融合率極小，在微重力條件下可以提高其融合得率。這次神舟四號上的實驗是為了觀察長時間微重力環境對動物細胞融合作用的影響，并驗證幾年來進行的地基研究的結果，力爭在實驗方法和技術上有所突破，為未來的空間制藥進行有益的探索。

微重力流體物理實驗

神舟四號首次在長時間穩定的微重力環境下進行空間微重力流體物理科學實驗。流體物理學研究是微重力科學的重點領域，微重力環境下的液滴遷移動力學問題，既有理論方面的重要性，也有極強的應用背景，如在微重力環境下的材料加工、空間焊接等過程都會遇到液滴或氣泡的遷移問題。在神舟四號飛船上開展的流體物理學研究將針對一些具體問題設計實驗模型，并采用自行研制的通用流體實驗裝置進行液滴遷移實驗，專家期望通過此次實驗能在相關理論中取得突破。

液滴熱毛細遷移實驗是神舟四號飛船有效載荷的一部分。在地球上由于浮力的作用，水中油滴會漂浮到水面，在太空微重力環境下，液滴的熱毛細遷移現象會顯現出來。如果在某種液體中施加溫度梯度，液體中的液滴就會由溫度低的區域向溫度高的區域移動，并留下一條運動軌跡。從液滴在太空中的“遷移”現象，可研究液滴在微重力環境下的遷移速度、軌跡、尾跡情況。神舟四號飛船安裝在實驗設備中的攝像機將液液滴在硅油中運動的全程拍攝下來，并傳回了實驗進行過程中的圖像。液滴遷移實驗是首次在神舟飛船上搭載的、在長時間穩定的微重力環境下進行的空間微重力流體物理科學實驗。液滴熱毛細遷移實驗除具有重要的學術價值外，還有著重要的空間應用背景。此次空間實驗使微重力流體實驗在某些關鍵實驗技術上獲得突破，取得了重要的技術進步并為今后的空間流體物理實驗積累了寶貴的經驗。在微重力流體物理學科方面，將會獲得有價值的學術研究成果。此次空間科學實驗的成功，標志著中國微重力流體物理空間科學實驗的研究能力已處于國際先進水平。