神舟四号（简称：神四，英文名：Shenzhou-4）是中国第四艘无人飞船，也是中国载人航天工程第三艘正样无人飞船。飞船总长约7.4米，最大直径2.8米，总质量7794公斤，由推进舱、返回舱、太空舱和附加段组成。

神舟四号飞船于2002年12月30日在酒泉卫星发射中心发射升空，在航天了6天零18小时，环绕地球108圈后，其返回舱于2003年1月5日在内蒙古自治区中部地区着陆。飞船共搭载有52件科研设备，自主飞行期间主要进行微重力流体物理科学和生物技术研究实验，同时穿插进行微波遥感对地探测和空间环境监测；留轨期间主要进行微波遥感对地探测和空间环境监测、新技术试验。

神舟四号试验是中国首次载人飞行前的最后一次无人飞行试验，全面考核了载人飞行的技术状态。

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分的航天顺利返回地球。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。2002年3月25日，神舟三号无人飞船成功发射并于4月1日顺利返回。这是中国发射的第一艘完全处于载人状态的正样无人飞船，表明中国航天科工集团有限公司已掌握了天地往返技术，并突破了一系列关键技术。

神舟四号飞船总长约7.4米，最大直径2.8米，总质量7794公斤。飞船由推进舱、返回舱、太空舱和附加段组成，其中轨道舱和返回舱均为密封结构，航天员活动的地方；飞船在太空自主飞行试验结束后，轨道舱留轨继续运行，返回舱则按预定轨道返回地面。在推进舱和轨道舱的II、IV象限角各安装一个太阳电池翼，推进舱的两个太阳电池翼总面积24.48平方米，展开后的翼展宽度约17米。轨道舱的两个太阳电池翼总面积12.24平方米，展开后的翼展宽度约10.4米。

神舟四号飞船共搭载有52件科研设备，用于开展微波遥感对地探测、空间环境综合监测、微重力流体物理实验和生物技术研究实验四大科学研究。这些科研设备除大气成分探测器等19件设备已经参加过此前的飞行试验外，其他的空间细胞电融合仪等33件科研设备都是首次升空。同时，神舟四号还搭载有农作物、植物种子、个性化邮票、航天员签名的搭载纪念封等。

神舟四号进一步完善了飞船应急救生系统。当飞船未进入预定轨道，如果运载火箭出现故障时，为避免运载火箭因燃料未燃完，可能撞击飞船造成灾难，将由飞船发动机自动点火，拉开与运载火箭末级的距离，加速逃逸。当飞船入轨后发生故障时，飞船上备有应急返回装置，可由航天员启动，不需要地面支持，在6小时内返回到应急着陆区。当飞船自动控制程序失灵，仪表显示故障，航天员可通过手控返回地面，这一系统是完全独立的，包括手控陀螺组合体及陀螺线路、推动手控驱动器等，可以与自动控制系统互为备份。为防止误操作，关键指令的发出都必须经过多步完成，并能迅速显示飞船执行命令的情况。

安全是载人上天工程考虑的首要问题，与前三艘飞船相比，神舟四号飞船的生命保障系统更趋完备，神舟四号飞船上装有人体代谢模拟装置、拟人生理信号设备和模拟假人，它们可以模拟航天员在太空生活时的多种重要生理参数：脉搏、心跳、呼吸、饮食和排泄等。在模拟航天员航天服的口袋里，还装了一个特制仪器，用来测量航天员受到多少太空辐射，为载人飞行提供可靠数据。飞船为航天员配备了特制太空椅，航天员只能蜷曲在太空椅上。特制的太空椅和奇怪的坐姿，能使航天员的脊椎承受飞船上天高达四到五个重力加速度的过载，而不会受到伤害。

神舟四号提高了航天员在太空生活的舒适性。神舟四号内部用淡黄色阻燃布做壁纸，照明灯经受超过连续2000多个小时的考验，观测窗口是用特殊的双层光学玻璃做成的，表面还镀有增加透光率的薄膜，以备航天员对外界环境进行观测。为了检验神舟四号的舒适度，起飞前科研人员还模仿航天员穿起航天服，反复演练如何进舱门、出舱门，如何在失重环境下生活，如何操作各类仪器，如何处理各种紧急情况等等。同时，舱内设有“太空热线可视电话”，在飞船108圈的环地飞行中，每一圈航天员都可以同地面保持几分钟到十几分钟的可视通话。为保护航天员的隐私，舱内的摄像头能调节方向，航天员可以根据自己的需要来调整摄像头。

神舟四号飞船返回舱内坐着两个“模拟人”。虽然不是真人，但是航天工作、生活、医保所需物品，包括睡袋、压力服、太空食品，以及着陆后遇到意外情况所需的匕首、枪支、弹药等救生物品全部配齐。

神舟四号飞船由长征二号F运载火箭发射升空，这是长征二号F运载火箭第4次承担发射任务，进一步验证了火箭设计方案的正确性、工作的可靠性和系统间的协调性。长征二号F运载火箭是捆绑四枚助推器的两级运载火箭，起飞重量为480吨，火箭全长58.34米，一二级直径为3.35米，助推器直径为2.25米，整流罩直径为3.8米，近地轨道运载能力8500千克。长征二号F运载火箭的独特之处就在于中国自己制造的火箭首次按照安全性进行设计，可靠性指标由不载人火箭的0.91提高到0.97，即发射100次火箭可能只有3次出现问题；航天员安全性指标为0.997，即发生1000次危险，只有3次救助失败。标有“中国制造”的火箭的可靠性和安全性指标都已达到国际载人火箭的先进水平。

为实现可靠和安全的目标，在这次长征二号系列运载火箭F火箭第四次飞行中，再次对故障检测处理系统和逃逸系统进行了改进。为提高故障检测系统接收信号的可靠性，把有些信号由一路“传递”，增加到三路“传递”；故障检测系统的关键部位或重要信号采用“双岗制”，只有两个或两个以上信号都“举手表决”，才能正常工作。逃逸系统则在设计时充分考虑航天员的安全要求，这一系统上的栅格翼，犹如风筝的尾巴，让风筝不会在天上“折个儿”。通过这个栅格翼，保证了救助时飞行器的稳定性，满足航天员的安全要求。火箭整流罩里的灭火装置，能够保证逃逸时飞船的安全。

在神舟四号任务中，主要由中国自主研制并建立的航天测控网对飞船实施测控管理和回收，这个测控网由多个地面测控站和4艘远望号测量船航天测量船组成。

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。该中心在对神舟四号飞船太空舱的长期管理中，先后进行了多次轨道维持和飞行模式转换，累计对飞船轨道舱注入数据300余，发出遥控指令1000余条，圆满完成了在不同飞行控制模式下预定的各项载荷实验，掌握了飞船轨道舱长期管理的一系列关键技术。

远望号测量船航天测量船队负责执行神舟四号飞船海上跟踪与测控任务。船队总计航行6万余海里，共向飞船发送遥控指令3694条次，全部一次成功。期间，圆满的完成了飞船太阳能帆板展开、变轨发动机点火、返回制动和对日定向及偏航试验等一系列海上测控任务；还完成了飞船天地数据和图像传输，以及天地话音通讯试验。在本次任务中，远望一号测量船在飞船和火箭分离后7分钟，就计算出高精度飞船初轨根数；远望”二号主要担负飞船变轨控制，保证了飞船在轨运行。远望3号测量船成功地对飞船进行了轨道维持、返回调姿、太空舱与返回舱分离及制动等一系列关键性控制。远望四号主要担负飞船42个弧段的测控通信任务，并对13个飞行圈次的测控盲圈进行弥补。经过飞船飞行试验的检验表明，远望号测量船航天远洋测量船队的测控能力、测控精度、自动化程度和可靠性等整体技术已经达到国际先进水平。

在神舟四号任务中，发射场系统由中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场承担，负责飞船、火箭的测试及其发射、上升阶段的测控任务。酒泉卫星发射中心是当时中国唯一一个载人航天发射场，神舟一号、神舟二号、神舟三号飞船均从这里成功发射升空。

着陆场系统负责搜救航天员和返回舱回收，中国载人航天工程着陆场系统包括内蒙古自治区的主着陆场和酒泉卫星发射中心内的副着陆场，神舟四号飞船飞行试验还设立了若干陆上应急救生区和海上应急救生区。

神舟四号增加返回副着陆场功能，当主着陆场因地面风大、气候不适等原因使飞船无法返回时，航天员可选择返回副着陆场。飞船返回地面后，即使不能马上被发现，飞船的返回舱内为航天员配备了足够的救生物品，也能保证航天员在陆上生存48小时、海上生存24小时。如果返回舱不幸落入水中，返回舱里的安全气囊也能让3吨重的返回舱漂在水上，而不会沉入水底。

2002年12月30日零时40分，神舟四号飞船从酒泉卫星发射中心发射升空后。

2002年12月31日，当飞船绕地球飞行到第30圈时，北京航天指挥控制中心对飞船注入了轨道维持数据，顺利完成对飞船的第一次轨道维持控制。2003年1月1日零时9分，神舟四号飞船通过天地语音通讯系统向全国人民贺新年。1月2日，神舟四号飞船在北京航天指挥控制中心的控制下完成了第二次轨道维持。1月3日，北京航天指挥控制中心先后成功地实施了7次数据注入，并开展了天地话音和数字电视试验，飞船运行状态良好，空间科学实验进展顺利。1月4日，当飞船绕地球飞行至第92圈时，北京航天指挥控制中心对飞船组织实施了第三次轨道维持控制，从监控显示的数据表明，所有数据指令均发送成功，飞船接收执行正确，为飞船正常飞行和按计划返回提供了有力保证。

2003年1月5日18时27分，神舟四号飞船飞临南大西洋海域上空，北京航天指挥控制中心对飞船发出返回指令。18时28分，神舟四号飞船太空舱与返回舱顺利分离，太空舱仍留在太空，将完成后续科学实验。18时29分，神舟四号飞船制动发动机点火成功，开始从太空向地球表面返回。19时16分，神舟四号返回舱在内蒙古自治区中部主着陆场成功着陆，中国载人航天工程第四次飞行试验获得圆满成功。

在神舟四号飞船上安装有中国第一台实验性的微波遥感系统。它不受天气情况限制，可以全天时、全天候工作，而且对土壤和植被具有一定的穿透能力。该系统由微波辐射计、雷达高度计和雷达散射计三种微波遥感器组成。

微波辐射计主要用于探测土壤温度、降水、大气水汽含量、积雪、土壤成分、海面温度；还可以得到植被生长情况，对农作物进行估产。雷达高度计可以获得海浪的有效波高、海洋环流等海洋动力学参数，这种测量方法是当时能对全球范围的海水、海冰表面进行全天候、连续、实时高精度测量的惟一手段，对全球军事、自然灾害研究有十分重大意义。雷达散射计可以测量海面风速与风向，从而测到海面风场，可应用于海洋动力研究、海况预测及灾害监测等许多方面。

空间环境及其变化是关系载人航天器和航天员安全的重大课题，神舟四号飞船飞行试验中，中国首次进行了综合性空间环境预报和监测，除继续实施二号、三号飞船已经进行的高层大气探测外，还进一步配置了对航天员安全至关重要的高能辐射、低能辐射探测器，可实时监测飞船轨道空间的各种环境参数，为航天员的安全防护提供了重要依据。

从神舟四号传回的高能带电粒子空间分布示意图上看，在南大西洋地区，电子的强度最高达到每秒每平方厘米两万多个，但从电子能量来看，不能进入射入到飞船舱内，对舱内的航天员来讲是比较安全的。但是对出舱活动的航天员来讲却存在一定的威胁。此外，神舟四号飞船还首次在太空上进行了多膜态微波遥感探测，获得了大量的海洋、大气等相关数据。

神舟四号在生物技术研究实验方面进行了空间细胞电融合实验、生物大分子和细胞的空间分离纯化实验。在神舟四号装载的中国自行设计研制的电融合仪器内，同时进行了动物细胞和植物细胞两项电融合实验。这两项实验旨在获取存活的杂种细胞技术上取得突破，为人类利用微重力资源进行空间制药探索新方法。

植物细胞空间电融合实验

在神舟四号进行的植物细胞空间电融合实验采用的是烟草（黄花品种）的叶肉细胞与烟草（革新一号）的叶肉细胞。之所以挑选这两种植物苗，是由于它们本身的细胞特征明显，并已经进行了大量深入的研究。科学家把它们同时放在一种实验液体中，通过电融合方法，即高压脉冲方法对它们诱导，使两者产生新的细胞，即杂种细胞。细胞核染色的结果显示，航天样品中双核细胞的比率为18.8%，多核细胞的比率为2.1%，分别比地面对照样品（1.65%和0.34%）增加10.4和5.2倍。细胞活力为53.1%，地面对照细胞的活力为38.0%，相对提高了39.7%。同时，微重力环境中融合细胞的代谢活动也发生了显著的改变。此次实验的成功表明空间微重力环境是改善细胞电融合技术的重要途径。

动物细胞空间电融合实验

在神舟四号进行的动物细胞电融合实验采用的小白鼠淋巴细胞和骨髓瘤细胞。采用这种方法的原理是因为淋巴细胞可以产生抗体但不能繁殖，而骨髓瘤细胞在体外可以无限繁殖，利用它们的各自优势进行细胞融合，将可以得到能够在体外产生单克隆抗体的杂交体，用以产生单克隆抗体。在地面，这两种细胞的地面融合率极小，在微重力条件下可以提高其融合得率。这次神舟四号上的实验是为了观察长时间微重力环境对动物细胞融合作用的影响，并验证几年来进行的地基研究的结果，力争在实验方法和技术上有所突破，为未来的空间制药进行有益的探索。

神舟四号首次在长时间稳定的微重力环境下进行空间微重力流体物理科学实验。流体物理学研究是微重力科学的重点领域，微重力环境下的液滴迁移动力学问题，既有理论方面的重要性，也有极强的应用背景，如在微重力环境下的材料加工、空间焊接等过程都会遇到液滴或气泡的迁移问题。在神舟四号飞船上开展的流体物理学研究将针对一些具体问题设计实验模型，并采用自行研制的通用流体实验装置进行液滴迁移实验，专家期望通过此次实验能在相关理论中取得突破。

液滴热毛细迁移实验是神舟四号飞船有效载荷的一部分。在地球上由于浮力的作用，水中油滴会漂浮到水面，在太空微重力环境下，液滴的热毛细迁移现象会显现出来。如果在某种液体中施加温度梯度，液体中的液滴就会由温度低的区域向温度高的区域移动，并留下一条运动轨迹。从液滴在太空中的“迁移”现象，可研究液滴在微重力环境下的迁移速度、轨迹、尾迹情况。神舟四号飞船安装在实验设备中的摄像机将液液滴在硅油中运动的全程拍摄下来，并传回了实验进行过程中的图像。液滴迁移实验是首次在神舟飞船上搭载的、在长时间稳定的微重力环境下进行的空间微重力流体物理科学实验。液滴热毛细迁移实验除具有重要的学术价值外，还有着重要的空间应用背景。此次空间实验使微重力流体实验在某些关键实验技术上获得突破，取得了重要的技术进步并为今后的空间流体物理实验积累了宝贵的经验。在微重力流体物理学科方面，将会获得有价值的学术研究成果。此次空间科学实验的成功，标志着中原地区微重力流体物理空间科学实验的研究能力已处于国际先进水平。

神舟四号飞船的成功返回，证明中国的飞船着陆场系统已基本建成，从而确保及时发现并回收返回舱，同时也验证了救护航天员的能力。同时，也说明中国载人航天工程发射场系统已全面走向成熟，完全有能力把载人飞船送上太空。

神舟四号飞船在轨期间进行了空间细胞电融合实验，实验的成功标志着中国掌握了空间细胞融合等技术，为中国空间实验室和空间站生命科学仪器的发展奠定了技术基础。